一类非线性系统的变边界层滑模变结构控制
李中华,潘 玲
(哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨150001)
摘 要:针对一类不确定非线性系统,在系统的非线性动态函数满足可估计和有界两个基本假设的条件下,给出了此类系统基于非线性动态函数估计的一般滑模控制设计。然后论证了此类系统的变边界层滑动模态的存在性与可达性。所设计的变边界层滑模控制律除了具有一般滑模控制率的优点外,还能够有效消除滑模控制的高频抖振。数值仿真结果证明了所设计控制率的有效性。
关键词:滑动模态;非线性系统;抖振;变边界层
引言
近年来变结构控制理论中的滑模控制得到了广泛的研究,为了削弱或者消除滑模控制带来的高频抖动,许多学者研究了多种方法,八十年代Slotine J.E.等人提出了边界层法,他的基本思想是用饱和函数S代替理想的切换函数,对控制输入不连续函数进行连续化,以减弱抖振。但常规的边界层法中,边界层的宽度是不变的,消除抖振的效果不明显。对于具有不确定性的系统来说,边界层的宽度选取得太小,控制量会作高频抖振;而边界层的宽度选取得太大,消除抖振的同时又给系统带来较大的稳态误差。为了克服这一缺点,本文引入变边界层的概念,根据系统要求的稳态误差和系统不确定性大小动态改变边界层的宽度,这样既能削弱系统的抖振,又能满足系统稳态误差的指标。数值仿真研究证明了这一控制方法的有效性。
1 基于系统非线性动态函数估计的滑模控制
考虑一类高阶非线性系统:
5 结束语
本文提出了一类不确定非线性系统的变边界层滑模便结构控制的设计方法。通过调节边界层参数,得到了很好的平滑性能,一般情况下,不确定离散非线性系统在一般滑模控制下能够到达一个准滑动模态区,但状态响应及控制信号抖动很大,本文提出的方法,消除了其稳态缺陷,充分保证了滑模控制的鲁棒性。仿真实例证明了本文提出方法的有效性及其优点。
|
