非線性系統(tǒng)滑?？刂迫舾蓡?wèn)題研究.pdf

1、由于滑模控制方法可以使閉環(huán)系統(tǒng)具有良好的抗擾動(dòng)性能，近年來(lái)對(duì)滑模控制系統(tǒng)的研究越來(lái)越受到人們的重視。
　　 終端滑模方法，在具有良好魯棒性的同時(shí)，也使閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)在原點(diǎn)附近具有快速的收斂性，是一種有限時(shí)間的滑?？刂品椒?，因而受到普遍的關(guān)注。本論文在終端滑模的相軌跡分析、暫態(tài)時(shí)間計(jì)算和廣義有限時(shí)間滑模面設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了研究，提出了有意義的理論結(jié)果。對(duì)于滑?？刂浦写嬖诘亩墩駟?wèn)題，論文給出了基于有限時(shí)間干擾觀測(cè)器的連續(xù)滑?？刂品椒▉?lái)抑制

2、抖振。采用Lyapunov穩(wěn)定性分析理論，研究了基于Super-twisting算法的二階滑?？刂破骱陀^測(cè)器的收斂性，并開展了吸氣式高超聲速飛行器滑?？刂频膽?yīng)用研究。論文的主要貢獻(xiàn)和結(jié)果如下:
　　 一、進(jìn)一步完善了終端滑模的理論研究工作。本文對(duì)終端滑模的相軌跡進(jìn)行分析，提出臨界曲面的概念，并給出臨界曲面的數(shù)學(xué)表達(dá)。對(duì)于相平面上不同的初始狀態(tài)，研究了終端滑?？刂葡麻]環(huán)系統(tǒng)相軌跡的運(yùn)行規(guī)律。對(duì)終端滑模的趨近階段進(jìn)行研究，給出了任意

3、初始狀態(tài)出發(fā)，到達(dá)滑模面時(shí)間的最大值估計(jì)算法，并在已知到達(dá)點(diǎn)信息的前提下，推導(dǎo)得出了到達(dá)時(shí)間的數(shù)學(xué)表達(dá)。
　　 二、系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)決定著系統(tǒng)的最終收斂方式，預(yù)先設(shè)計(jì)滑動(dòng)面的形式是非常重要的。本文考慮了具有有限時(shí)間收斂性質(zhì)的一類滑模面:終端滑模面和非奇異終端滑模面。通過(guò)推導(dǎo)，說(shuō)明它們都具有齊次性性質(zhì)。據(jù)此，給出了一類有限時(shí)間滑模面的通用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并結(jié)合滑?？刂破髟O(shè)計(jì)的趨近律方法，設(shè)計(jì)了基于通用滑模面的控制器。對(duì)于有限時(shí)間滑模面的優(yōu)

4、化問(wèn)題進(jìn)行研究，使用梯度搜索算法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，得到具有最優(yōu)時(shí)間的終端滑模面。對(duì)機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行廣義有限時(shí)間滑模面和滑模控制器的設(shè)計(jì)，說(shuō)明所提出的有限時(shí)間滑模面設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是正確的。
　　 三、對(duì)于滑模控制中存在的抖振問(wèn)題，本文采用變邊界層方法，分別設(shè)計(jì)了連續(xù)漸近滑?？刂破骱瓦B續(xù)有限時(shí)間滑模控制器。為保證連續(xù)滑模控制器良好的魯棒性，引入了有限時(shí)間干擾觀測(cè)器作為補(bǔ)償器，設(shè)計(jì)了基于干擾觀測(cè)器的連續(xù)滑?？刂品椒?。干擾觀測(cè)器實(shí)時(shí)對(duì)干擾和不確定量

5、進(jìn)行觀測(cè)估計(jì)補(bǔ)償，使得連續(xù)滑?？刂品椒ň哂辛肆己玫聂敯粜阅堋Ｍㄟ^(guò)對(duì)非線性系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證，說(shuō)明所提出的連續(xù)滑模控制算法是有效的，且具有良好的魯棒性和快速性。
　　 四、本文采用Lyapunov穩(wěn)定性分析方法對(duì)基于Super-twisting算法的二階滑模控制器收斂性進(jìn)行分析，給出了控制器收斂的參數(shù)條件和收斂時(shí)間估計(jì)。通過(guò)改進(jìn)Lyapunov函數(shù)，給出了基于Super-twisting算法的二階滑模觀測(cè)器收斂的新條件。較之以往普遍采

6、用幾何方法來(lái)證明觀測(cè)器收斂的參數(shù)條件，本文給出的參數(shù)條件擴(kuò)大了參數(shù)選擇范圍，觀測(cè)器系統(tǒng)具有更好的觀測(cè)性能，也能夠更好的抑制觀測(cè)器抖振。
　　 五、本文探討了具有多變量強(qiáng)耦合不確定特性的高超聲速飛行器在巡航段的跟蹤控制問(wèn)題。為了降低耦合的影響，只考慮了縱向模型的跟蹤控制問(wèn)題。通過(guò)對(duì)縱向模型進(jìn)行反饋線性化，將縱向模型的跟蹤控制問(wèn)題變成了高階誤差系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問(wèn)題，進(jìn)而采用滑?？刂品椒ㄟM(jìn)行控制。傳統(tǒng)滑?？刂品椒ù嬖诙墩?，實(shí)際應(yīng)用比較困難。