幾類不確定系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制.pdf

1、實際的動態(tài)系統(tǒng)大多存在不確定性、時間滯后、以及非線性等特性。因此,非線性系統(tǒng)、不確定系統(tǒng)、時滯系統(tǒng)的控制理論一直是國內(nèi)外學(xué)者感興趣的研究課題.
　　 變結(jié)構(gòu)控制理論自上世紀(jì)50年代提出以來取得了重大進(jìn)展,逐漸成為非線性系統(tǒng)、不確定系統(tǒng)、時滯系統(tǒng)的控制中積極有效的方法。變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)點,例如設(shè)計相對簡單,可將系統(tǒng)分解為兩個低維系統(tǒng),系統(tǒng)具有魯棒穩(wěn)定性,滑動模態(tài)具有完全自適應(yīng)性,即滑動模態(tài)對于系統(tǒng)的內(nèi)外干擾和參數(shù)攝動具有不變

2、性.
　　 變結(jié)構(gòu)控制還有一個突出的缺點,即在滑動模態(tài)附近由于“切換及慣性”產(chǎn)生的“抖動”.這常常是有害的,也影響了它的深入廣泛應(yīng)用.因而消除抖動和削弱抖動便成為當(dāng)今研究變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的熱門課題之一.
　　 模糊控制是以模糊邏輯的規(guī)則推理為理論基礎(chǔ)的控制方法.它可以處理經(jīng)典控制技術(shù)不能解決的復(fù)雜系統(tǒng).并且模糊控制與變結(jié)構(gòu)控制方法的結(jié)合可以有效地削弱變結(jié)構(gòu)控制中由于“切換及慣性”產(chǎn)生的“抖動”.
　　 本文首先綜述

3、了變結(jié)構(gòu)控制與模糊控制方法的起源、發(fā)展、基本原理、特點。繼而在當(dāng)前非線性系統(tǒng)、不確定系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制理論研究的基礎(chǔ)上,對一類非線性系統(tǒng),通過定義光滑飽和函數(shù),結(jié)合變結(jié)構(gòu)控制方法,給出了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性的結(jié)果.通過多時滯不確定系統(tǒng)的無抖振滑?？刂啤⒉淮_定系統(tǒng)的模糊變結(jié)構(gòu)控制、時滯不確定系統(tǒng)的離散滑?？刂频葐栴}的研究,得到了若干新的研究結(jié)果.全文主要研究內(nèi)容如下:
　　 一.采用二次拋物線定義了一種新的非線性光滑飽和函數(shù).用它來代替?zhèn)?/p>

4、統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制中常用的不連續(xù)的符號函數(shù),提出了一種光滑飽和函數(shù)控制法,并應(yīng)用于一類非線性系統(tǒng)的控制器設(shè)計中.由于該飽和函數(shù)具有連續(xù)性與光滑性,所以此方法大大削弱了抖振,而且非線性控制系統(tǒng)的軌線是全局一致最終有界的.在一定條件下,給出了此非線性系統(tǒng)在原點的漸近穩(wěn)定性.仿真例子說明了本文給出的方法的有效性.
　　 二.對多時滯線性不確定系統(tǒng),設(shè)計了一種新的無抖振的滑模變結(jié)構(gòu)控制策略.在控制律中,采用飽和函數(shù)取代符號函數(shù)的方法.這種控

5、制規(guī)則將控制過程分為兩個階段:當(dāng)系統(tǒng)的軌線在給定的邊界層外面時,應(yīng)用無抖振控制律迫使軌線收斂到邊界層,當(dāng)系統(tǒng)的軌線在邊界層內(nèi)部時,選取邊界層的合適的寬度可以保證系統(tǒng)在邊界層內(nèi)部的漸近穩(wěn)定性.這種控制規(guī)則消除了傳統(tǒng)的不確定時滯系統(tǒng)滑?？刂坡傻牟贿B續(xù)性導(dǎo)致的滑動模的抖振.數(shù)值仿真例子說明了這種方法的有效性與可行性.
　　 三.對一類線性不確定系統(tǒng)采用模糊滑?？刂七M(jìn)行了研究.建立了切換函數(shù)s,以s和(s).作為模糊輸入變量,以u為模糊

6、輸出變量,使得到達(dá)條件s(s)＜0成立.由Lyapunov穩(wěn)定性理論,保證了系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性.并且模糊滑?？刂朴行У叵魅趿藗鹘y(tǒng)滑?？刂浦杏捎谇袚Q及慣性引起的滑模“抖動”,優(yōu)化了控制性能.仿真算例說明了模糊滑?？刂品椒ǖ挠行?
　　 四.研究了一類時滯不確定系統(tǒng)的離散滑?？刂频聂敯粜詥栴}.首先對一類不確定時變滯后線性系統(tǒng)設(shè)計了具有魯棒穩(wěn)定性的離散滑模控制器;其次,對系統(tǒng)應(yīng)用模型轉(zhuǎn)換描述法,對有界叉乘積項應(yīng)用Moons不等式,采用

7、線性矩陣不等式方法,給出了穩(wěn)定滑模面存在的時滯相關(guān)的充分條件;再次,基于該存在性條件,設(shè)計的綜合滑模控制器保證了指定的離散狀態(tài)的滑模平面的到達(dá)條件對所有容許的不確定性和時變多狀態(tài)時滯都穩(wěn)定.最后,用一個數(shù)值例子檢驗了該方法的可行性與有效性.
　　 五.對一類具有多時滯的線性不確定系統(tǒng),給出了一種新的模糊滑?？刂品椒?建立了切換函數(shù)s,利用模糊推理規(guī)則,以s和(s)作為模糊輸入變量,以u為模糊輸出變量,使得到達(dá)條件s(s)＜0成立