滑模變結構控制理論及其在機器人中的應用研究.pdf

1、滑模變結構控制出現(xiàn)在50年代，由于變結構系統(tǒng)的滑動模態(tài)運動對系統(tǒng)的參數(shù)攝動、外界的擾動、系統(tǒng)不確定模態(tài)和模型不確定性具有不變性，也就是完全魯棒性，滑模變結構控制才引起了人們的極大關注。它的不足主要是當系統(tǒng)運動狀態(tài)在到達滑動平面后，會在滑動平面附近產生高頻抖振，同時系統(tǒng)的控制量也產生高頻振蕩。為了解決這一問題，許多其他的先進控制技術如自適應控制、模糊控制、神經網絡等也被綜合應用到滑模變結構控制系統(tǒng)的設計中。論文的具體工作如下： 第

2、一，本文在參考大量的國內外文獻的基礎上，分析了滑模變結構控制的基本原理以及基本概念，總結了滑模變結構控制的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展前景。 第二，本文針對一類n階非線性系統(tǒng)，將模糊控制和傳統(tǒng)的滑模變結構控制相結合，構成了模糊滑模變結構控制，從而抑制了滑模變結構控制中所固有的抖振現(xiàn)象。同時本文給出了自適應模糊滑模變結構控制算法，并從李亞普諾夫理論的角度給出了算法的證明，在該算法中，自適應律用來在線動態(tài)調整控制規(guī)則，從而降低了模糊控制器設

3、計中人為因素的限制。通過仿真實驗證明了該自適應模糊滑模變結構控制算法的魯棒性和優(yōu)越性。 第三，針對一類未知的單輸入單輸出仿射非線性系統(tǒng)，提出了一種基于神經網絡的滑模自適應控制方法。該方法利用神經網絡學習系統(tǒng)中的非線性函數(shù)，神經網絡的權值由Lyapunov穩(wěn)定性理論導出，并且在線調整；考慮到網絡逼近誤差和外部干擾的存在，文中利用滑動模態(tài)對參數(shù)和擾動不敏感的特點，實現(xiàn)了系統(tǒng)的魯棒輸出跟蹤。 第四，滑模變結構控制由于算法簡單，

4、對系統(tǒng)參數(shù)和外部擾動具有不變性等優(yōu)點，因此非常適合于機器人控制。本文首先針對機器人設計了一種全局快速終端滑?？刂破鳌？焖俳K端滑?？刂凭C合了終端滑模和傳統(tǒng)線性滑模的優(yōu)點，能在有限時間內到達平衡點，并降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。其次提出了一種基于濾波的機器人模糊滑模變結構控制方法。首先通過利用一階濾波器抑制機器人滑模變結構控制中控制力矩的高頻抖振，其次利用模糊控制和全局滑模變結構控制的方法來抑制系統(tǒng)在滑動模態(tài)階段的抖振。并通過仿真證實了上述方法的有效