一類非線性不確定系統(tǒng)的滑模跟蹤控制.pdf

1、輸出跟蹤控制是控制系統(tǒng)的一個(gè)重要研究方向，在實(shí)際應(yīng)用中因受到實(shí)際被控系統(tǒng)的參數(shù)不確定性以及高度非線性等因素的影響，跟蹤性能無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，因此對(duì)不確定非線性系統(tǒng)的魯棒輸出跟蹤控制研究具有重要的理論意義及現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。
　　 滑模變結(jié)構(gòu)控制SMC(Sliding Mode Control)作為一種非線性魯棒控制，近年來成為控制理論界關(guān)注的焦點(diǎn)?；？刂仆怀龅膬?yōu)點(diǎn)是SMC能提供匹配條件下與參數(shù)不確定性和外部擾動(dòng)無關(guān)的強(qiáng)魯棒性，然而

2、其缺點(diǎn)是滑模切換控制律的設(shè)計(jì)為了補(bǔ)償被控系統(tǒng)的不確定因素會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的抖振問題。為克服SMC的缺點(diǎn)并將其更好地用于不確定非線性系統(tǒng)的跟蹤控制中去，本文就滑模變結(jié)構(gòu)控制理論在一類帶參數(shù)不確定性及匹配擾動(dòng)的非線性系統(tǒng)的跟蹤控制問題做了深入研究，主要工作如下:
　　 首先，本文討論了帶參數(shù)不確定性及匹配擾動(dòng)的單輸入單輸出非線性系統(tǒng)的魯棒跟蹤控制問題，提出了一種基于最優(yōu)趨近的滑模跟蹤控制算法。該算法采用T-S模糊理論建立線性化的不確定模糊

3、模型，引入基于最優(yōu)趨近率的切換控制算法補(bǔ)償匹配的不確定因素，定義一種自調(diào)節(jié)切換增益參數(shù)估計(jì)方法，使得閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性不受模糊建模偏差的影響，所提出的控制器設(shè)計(jì)不僅保證了系統(tǒng)的魯棒跟蹤亦降低了閉環(huán)系統(tǒng)的抖振問題。
　　 其次，研究了基于滑?？刂扑惴ǖ聂敯糇顑?yōu)調(diào)節(jié)器在非線性不確定系統(tǒng)的狀態(tài)調(diào)節(jié)中的應(yīng)用問題。該調(diào)節(jié)器首先利用反饋線性化方法來線性化改不確定非線性系統(tǒng);其次，定義了積分型最優(yōu)滑模面使系統(tǒng)的跟蹤穩(wěn)態(tài)誤差為零，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)二次型

4、調(diào)節(jié);最后，設(shè)計(jì)了基于自調(diào)節(jié)切換增益估計(jì)方法的滑模切換控制律，彌補(bǔ)了反饋線性化方法需要精確的非線性模型這一缺點(diǎn)，并且縮短了系統(tǒng)的到達(dá)時(shí)間，降低了系統(tǒng)的抖振。
　　 再次，針對(duì)一類耦合嚴(yán)重的多輸入多輸出(MIMO)非線性系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種滑模跟蹤控制方法。該控制器將被控系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為基于跟蹤誤差狀態(tài)變量的表達(dá)形式，應(yīng)用T-S模糊理論來線性化對(duì)象模型，簡(jiǎn)化滑?？刂破鞯脑O(shè)計(jì);解耦方法采用選取對(duì)每個(gè)輸出影響最大的一個(gè)輸入作為該子系統(tǒng)的輸入而其

5、余輸入視為耦合擾動(dòng)的方法;針對(duì)多個(gè)解耦的模糊子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于自調(diào)整切換控制律的滑?？刂破?，提出切換控制增益參數(shù)的估計(jì)方法使得不確定建模誤差以及視為耦合擾動(dòng)的輸入變量得以補(bǔ)償，且實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)系統(tǒng)的漸進(jìn)穩(wěn)定跟蹤。
　　 最后，本文討論帶誤差積分的滑模面設(shè)計(jì)方法有可能使得系統(tǒng)的階躍響應(yīng)產(chǎn)生很大的輸出超調(diào)這一問題，解釋滑模面增益參數(shù)的選擇與產(chǎn)生輸出超調(diào)問題之間的關(guān)系，并從積分飽和問題以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性出發(fā)，給出避免輸出引發(fā)大超調(diào)現(xiàn)象的解決方