滑模变结构控制系统研究范文

本站小编为你精心准备了滑模变结构控制系统研究参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

1滑模变结构控制的基本问题

如果有控制系统：√滑动模态是存在的，即上式成立；√在切换面外的点将可以在有限的时间内运动到系统的切换面内；√保证运动点与滑模面附近的稳定性；√满足控制系统在正常运动段和滑模运动段的动态品质要求。满足上述四个条件的控制称为滑模控制。

2控制系统设计

2.1滑模变结构控制系统的设计方法。对于多变量系统a.首先，要切换函数s(x)，为了获得矩阵C，要使其确定的滑动模态渐具有较好的品质。b.然后要保证变结构控制能够满足到达条件，使得切换面上布满终止点，从而形成滑动模态区。这样，滑模控制同时能够满足运动点可以在有限的时间运动到滑动模态区附近。

2.2切换函数的设计方法。切换函数的设计是滑模控制的基础。通过设计切换面来达到我们想要的动态特性，而且要使该超平面同时具有良好的品质，便于系统状态能够在非滑动模态区域中快速稳定地到达切换平面。这里以最优化的设计法为例进行举例介绍。

2.3最终滑动模态控制器的设计。在最终滑模控制系统中，系统状态无论从何处出发，在最终滑动模态区域S0之外时都不会发生滑模运动，只有当其进入到最终滑动模态区域S0内时，才会产生相应的滑模运动。这样控制的目的就是为了简化控制器的设计，因为系统的控制在最终滑动模态区域之外时都是连续控制，本文中将以单位向量控制为例介绍一下最终滑动模态控制。然而，当K=25时，得到如图4的仿真结果，从仿真图中我们能够发现该变结构控制系统的抖振问题。

3滑模变结构控制系统的抖振的抑制方法

3.1抑制抖振的方法介绍。在目前的滑膜控制研究中，抖动现象已经成为影响其在工程应用中的主要障碍，国内外许多专家为此付出了大量心血，提供了多种抑制抖振的方法。

3.1.1边界层抑制法。在每个超平面的附近设定一个较薄的边界层，在边界层内，以饱和函数sat(s)代替符号函数（开关函数）sgn(s)。其中准就是设定的边界层，它可以是常数，也可以设置成变量，进行自适应调节。这种方法实际上是引入了连续函数sat(x)使得系统变成了连续系统。

3.1.2趋近律抑制法。当系统状态运动到切换面时，其速度大小是有限的，惯性便会使其穿过切换面，产生抖振。使用趋近律抑制法时，为了抑制抖振的产生而调整趋近律的相关参数

3.1.3高增益的连续化方法。用光滑函数这是一种高增益的反馈，δ>0的存在的系统稍微偏离切换面s=0时，大的切换力很快将其拉回到切换面，对控制有利，此外还有多种方法在此不一一列举。

3.2系统仿真。设计为边界层变结构控制系统，针对上述二阶系统当k=25，时，仿真结果如图5所示。可见，通过引入边界层的滑模变结构控制系统有效地消除了抖振。

4结论

本文对滑模变结构控制做了一个简单的概述。首先，对滑模变结构控制的基本概念和基本特性进行了简单介绍。然后，对控制系统设计方法和设计步骤进行了详细说明。接着，本文建立了滑模变结构的控制系统，系统的切换函数采用了最优化的设计方法，从而设计出了需要的最终滑动模态控制器，并对控制系统进行了仿真分析，得到了滑模变结构控制系统的基本特征。在最后，详细的分析了滑模变结构控制系统产生抖振的原因，总结介绍了抑制抖振的一些方法，并采用边界层抑制法对系统进行了仿真分析。

作者：周阳 王洪生 李文伟 何家远 姜见龙 单位：湖北三江航天红峰控制有限公司