一类三阶非线性动态滑模变结构控制
薛亮儒,王少萍,石 健,孙方红
(1.北京航空航天大学自动化学院,北京 100083; 2.中航技广州分公司,广东广州 510080)
摘 要:针对动态滑模变结构控制策略,研究了一类带有参数不确定项的非线性系统的变结构控制问题。分析了在未知扰动下的三阶非线性系统的输出调节问题,证明了基于李亚普诺夫稳定性理论意义下的动态滑模变结构控制律的稳定性,该控制律能使系统快速达到滑模状态,保证了系统误差的快速收敛性及对外部扰动和参数不确定性的不敏感性,最后给出的仿真实例证实了理论分析结果的正确性。
关键词:非线性系统;滑模;变结构控制;仿真
中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号: 1000-4858(2009)03-22-03
前言
自适应控制开始研究于50年代,它是一个复杂的非线性时变系统,经过40年的研究,已具备完整的理论体系和方法。到目前,随着计算机的高速发展,已成功的应用于工业过程控制、航空航天等领域,并将走向“自学习”系统和“智能”系统。
变结构控制是近年来研究较多的一种非线性综合方法,它根据系统状态偏离滑模面的程度来变更控制器结构,使系统按照滑模面规定规律运行的一种控制方法,这种控制方法具有较高的鲁棒性和较强的抗干扰能力。
针对被控对象存在较大的力干扰和参数不确定性等特点,文[1]、[2]和[3]介绍了一种二阶非线性系统滑模变结构控制律,该控制律能使系统快速达到滑模状态,保证了系统误差的快速收敛性及对外部扰动和参数不确定性的不敏感性。本文提出了一种三阶非线性系统动态滑模变结构控制律。同时,系统的误差渐近收敛到误差状态空间原点,且有快的系统误差收敛速度。
1 问题的描述
考察如下三阶非线性系统
4 结论
从仿真曲线可以看出,本动态滑动模态控制律使系统快速运动到滑模直线上,并且系统跟踪误差快速收敛到零,并对干扰表现出了很强的鲁棒性。仿真结果表明,变结构自适应控制可以有效地提高系统的鲁棒性,具有较强的抗干扰能力。本方法适用于阶差、标称数学模型参数已知的三阶系统,且参数的变化界限已知的控制对象。
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