滑?？刂评碚摷捌鋺萌舾蓡栴}研究.pdf

1、所謂的滑?？刂品椒ㄊ且环N特殊的魯棒控制設計方法，也是一種特殊類型的變結構控制方法。在滑?？刂浦校到y(tǒng)的滑動模態(tài)對于滿足匹配條件的不確定具有不變性，這種不變性比魯棒性更進一步，又稱為理想魯棒性。正是這一獨特的優(yōu)點，使得滑?？刂瞥蔀轸敯艨刂频氖走x方案，吸引了眾多學者的關注。自上一世紀八十年代以來，國內外眾多學者對滑?？刂评碚撨M行了廣泛深入的研究，并逐漸發(fā)展成為控制科學的一個重要分支。但是，滑模控制中由于控制器的非線性使得系統(tǒng)的控制信號產生高

2、頻的抖振，而實際系統(tǒng)中所有的執(zhí)行器帶寬都是有限的，無法實現高頻的切換，同時高頻的振動會導致系統(tǒng)元件的損壞。因此抖振是阻礙變結構控制應用的主要障礙之一，如何消除抖振是滑?？刂蒲芯康闹匾n題，亟待解決。 此外，近年來，隨著計算機技術的高速發(fā)展，越來越多的系統(tǒng)正采用數字計算機來實現控制器。而在實際系統(tǒng)中，當采用數字計算機來實現滑模控制時，由于有限的采樣頻率的限制，不僅會在滑動模態(tài)產生抖動，而且會使原本在連續(xù)系統(tǒng)中穩(wěn)定的滑動模態(tài)變?yōu)椴环€(wěn)

3、定，連續(xù)系統(tǒng)的理想魯棒性也將不再存在。因此，研究離散時間系統(tǒng)的滑?？刂茊栴}，具有重要的理論和實際意義。 非線性控制系統(tǒng)是當今最活躍的一個研究領域，但仍缺少系統(tǒng)的和有效的處理方法。模糊控制技術具有控制器設計簡便、適用于許多非線性系統(tǒng)等特點，近年來在控制理論和工程實踐方面獲得了很大的發(fā)展。把滑模控制與模糊控制結合起來，利用滑模控制的快速性和魯棒性與模糊控制的柔化和智能作用優(yōu)勢互補，實現對非線性系統(tǒng)的控制也是重要的研究方向。

4、基于以上分析，本文對滑模控制理論及實際應用所面臨的若干問題進行了研究和探討。主要工作概括如下： 研究離散時間滑模控制的趨近律設計問題。針對離散時間系統(tǒng)滑?？刂疲岢鰞煞N新的滑模趨近律。該趨近律是連續(xù)變化的，不存在趨近律的切換問題；克服了離散指數趨近律及變速趨近律中存在的問題，可保證系統(tǒng)運動最終收斂到原點，有效地抑制離散時間系統(tǒng)滑模運動的抖振。同時也考慮了實際系統(tǒng)中控制受限問題。 研究了線性連續(xù)不確定系統(tǒng)的滑?？刂圃O計問題

5、。傳統(tǒng)的滑?？刂苾H在滑動模態(tài)對滿足匹配條件的不確定性具有魯棒性，而對非匹配不確定性并不具有魯棒性。本設計首先將不確定性分解為匹配不確定性和非匹配不確定性，分別加以考慮。對于具有非匹配不確定性的系統(tǒng)，基于線性矩陣不等式技術給出線性滑動模面的設計方法。對于匹配不確定性和非匹配不確定性兩種情況分別給出魯棒滑?？刂破鞯脑O計方法，保證滑模控制系統(tǒng)對于匹配不確定性及非匹配不確定性均具有魯棒性，并給出相關的理論證明和數值仿真。 研究線性離散時

6、間不確定系統(tǒng)的滑模控制設計問題。主要討論含有非匹配不確定性的情況。給出線性矩陣不等式形式的線性滑動模態(tài)面的存在條件及魯棒滑?？刂破鞯木C合設計方法。給出相關的理論證明和數值仿真。 基于T-S模糊模型給出一種離散時間不確定非線性系統(tǒng)的滑?？刂品椒āＪ紫炔捎肨-S模糊模型逼近非線性不確定系統(tǒng)模型，再將全局T-S模型整理轉化為線性不確定系統(tǒng)模型，這樣就將非線性系統(tǒng)的控制問題轉化為線性不確定系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定問題，再采用滑模控制方法魯棒鎮(zhèn)定線

7、性不確定系統(tǒng)。用線性系統(tǒng)魯棒控制理論來分析T-S模糊模型的穩(wěn)定性問題，避免了尋找公共正定矩陣所帶來的不便與保守，為非線性系統(tǒng)的控制提供又一個有效的途經。通過對著名的trailer-track系統(tǒng)進行仿真，說明所給方法的可行性和有效性。 針對一種具有復雜非線性特性的體操機器人(Acrobot)系統(tǒng)，將滑?？刂评碚搼糜谄胶饪仄髟O計研究中，分別給出相應的控制器設計及仿真研究。利用滑模控制方法在魯棒性控制方面的優(yōu)勢設計平衡控制器，獲得