基于滑模产生条件的模糊滑模控制及其稳定性分析
傅 春 谢剑英
(上海交通大学自动化系 上海 200030)
摘 要:通过将表示滑模运动特征的代数值作为模糊系统的一维输入,本文简化了模糊滑模控制的系统结构,从根本上消除了规则的组合爆炸,并针对一类特定系统进行了稳定性分析.PM同步电机位置伺服控制的仿真表明了这种控制算法的有效性和简便性.
关键词:模糊滑模控制;滑模产生条件;同步电机
中图分类号:TP13
文献标识码:A
1 引言(Introduction)
90年代以来,模糊逻辑和滑模控制的相互结合得到了很多研究和应用,其中一个重要的方面就是具有启发式特征的模糊滑模控制(Fuzzy SlidingMode Control,FSMC)[1,2,3].其基本思想和方法是,针对确切模型未知的受控对象,首先按滑模控制的方法定义滑模函数s,用实时的s值及其变化s。代替一般模糊控制中的跟踪误差e及其变化e。,控制器输出控制量的变化Δu.FSMC结合了模糊控制具有的不需对象模型的优点和滑模控制具有的鲁棒性等优点,控制器直接输出Δu而不是u也有助于避免常规滑模控制中的抖振.FSMC的第二个优势是,对于阶数大于2的高阶系统,在理想结构的模糊控制器中,输入应为系统的状态变量,其维数大于2,而在FSMC中,模糊系统的输入总是两个,即(S,s。),因而对高阶系统而言,FSMC具有降低模糊控制系统结构复杂性的作用.然而对于普遍存在的二阶系统,FSMC在降低模糊控制器结构复杂性方面已无优势,在这种情况下,对FSMC的基本结构进行改进势属必然.文献[4]运用了模糊并推理(Fuzzy UnionReasoning)方法,将“AND”连接的双前件规则分解成单独以s或s。为输入的单前件规则;[5]则在建立FSMC的基础上,将比例化的s和s。通过加法运算融合成一个新的变量S*使输入降为一维.本文将基于滑模产生条件,将表征滑模运动特征的数值作为模糊系统的一维输入从而得到具有最少规则的FSMC.不仅如此,作为在FSMC中进行稳定性分析的尝试,本文还将就新方法应用于一类特定系统时的滑模稳定性问题得出一个重要结论.
6 结论(Conclusion)
本文将表示滑模运动特征的代数值作为FSMC的一维输入,只用5条规则就实现了模糊滑模控制,控制系统的结构得以简化.PM同步电机位置伺服控制的仿真结果表明了本方法的有效性和简便性.另一方面,关于这一方法有继续研究的必要,如控制输入在动态过程中发生振荡(不是抖振)的原因,以及如何将这种PI型控制器和PD型控制器集成起来以进一步加快跟踪阶跃信号时的动态响应.最后,本文关于方法稳定性的分析是针对特定系统而言,在将启发式模糊滑模控制应用到一般系统时其稳定性分析仍然是一个重要的理论问题.
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