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)的一個重要研究方向，在實際應用中因受到實際被控系統(tǒng)的參數(shù)不確定性以及高度非線性等因素的影響，跟蹤性能無法達到預期目標，因此對不確定非線性系統(tǒng)的魯棒輸出跟蹤控制研究具有重要的理論意義及現(xiàn)實應用價值。
　　 滑模變結構控制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注的焦點?；？刂仆怀龅膬?yōu)點是SMC能提供匹配條件下與參數(shù)不確定性和外部擾動無關的強魯棒性，然而

2、其缺點是滑模切換控制律的設計為了補償被控系統(tǒng)的不確定因素會產(chǎn)生較強的抖振問題。為克服SMC的缺點并將其更好地用于不確定非線性系統(tǒng)的跟蹤控制中去，本文就滑模變結構控制理論在一類帶參數(shù)不確定性及匹配擾動的非線性系統(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償匹配的不確定因素，定義一種自調節(jié)切換增益參數(shù)估計方法，使得閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性不受模糊建模偏差的影響，所提出的控制器設計不僅保證了系統(tǒng)的魯棒跟蹤亦降低了閉環(huán)系統(tǒng)的抖振問題。
　　 其次，研究了基于滑模控制算法的魯棒最優(yōu)調節(jié)器在非線性不確定系統(tǒng)的狀態(tài)調節(jié)中的應用問題。該調節(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，實現(xiàn)了最優(yōu)二次型

4、調節(jié);最后，設計了基于自調節(jié)切換增益估計方法的滑模切換控制律，彌補了反饋線性化方法需要精確的非線性模型這一缺點，并且縮短了系統(tǒng)的到達時間，降低了系統(tǒng)的抖振。
　　 再次，針對一類耦合嚴重的多輸入多輸出(MIMO)非線性系統(tǒng)，設計了一種滑模跟蹤控制方法。該控制器將被控系統(tǒng)轉換為基于跟蹤誤差狀態(tài)變量的表達形式，應用T-S模糊理論來線性化對象模型，簡化滑?？刂破鞯脑O計;解耦方法采用選取對每個輸出影響最大的一個輸入作為該子系統(tǒng)的輸入而其

5、余輸入視為耦合擾動的方法;針對多個解耦的模糊子系統(tǒng)，設計基于自調整切換控制律的滑?？刂破?，提出切換控制增益參數(shù)的估計方法使得不確定建模誤差以及視為耦合擾動的輸入變量得以補償，且實現(xiàn)了閉環(huán)系統(tǒng)的漸進穩(wěn)定跟蹤。
　　 最后，本文討論帶誤差積分的滑模面設計方法有可能使得系統(tǒng)的階躍響應產(chǎn)生很大的輸出超調這一問題，解釋滑模面增益參數(shù)的選擇與產(chǎn)生輸出超調問題之間的關系，并從積分飽和問題以及系統(tǒng)動態(tài)特性出發(fā)，給出避免輸出引發(fā)大超調現(xiàn)象的解決方