雙容水箱系統(tǒng)的辨識與滑模變結(jié)構(gòu)控制.pdf

1、在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，過程自動控制起著非常重要的作用，液位控制技術(shù)廣泛應用于過程工業(yè)。在實際生產(chǎn)中，液位控制的性能與整個裝備的生產(chǎn)安全、效益和成本直接相關，為確保過程控制的安全性和平穩(wěn)性，開發(fā)先進的液位控制技術(shù)和策略具有重要意義。多容水箱系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)中許多復雜控制系統(tǒng)的原型，是過程控制中的典型對象，也是控制算法驗證的平臺。
　　多容水箱系統(tǒng)是典型的非線性系統(tǒng)，本文根據(jù)機理建模推導了系統(tǒng)的數(shù)學模型，通過系統(tǒng)辨識方法得到系統(tǒng)線性化模型

2、參數(shù)以及非線性辨識法得到非線性模型參數(shù)，為后續(xù)控制器的設計奠定了基礎。
　　滑模變結(jié)構(gòu)控制（SMC）作為一種處理具有不確定性系統(tǒng)的有效方法，具有響應快、對系統(tǒng)參數(shù)變化以及外部擾動不敏感、控制器結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，在液位控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。然而，滑模變結(jié)構(gòu)控制存在抖振的缺點，為了降低抖振改善系統(tǒng)性能，引入了“準滑動模態(tài)”的概念，即基于邊界層的滑模變結(jié)構(gòu)控制。設計了單容水箱系統(tǒng)和雙容水箱系統(tǒng)一般滑模變結(jié)構(gòu)控制器和邊界層的滑模變結(jié)構(gòu)

3、控制器，并利用Lyapunov函數(shù)證明了所設計控制器的穩(wěn)定性，仿真和實驗結(jié)果驗證了該方法的有效性。
　　邊界層的滑模變結(jié)構(gòu)控制可以有效減弱抖振，但這是以增大跟蹤誤差為代價的，通過在滑模面中引入積分作用可以提高控制精度，但同時也導致瞬態(tài)響應超調(diào)大，時間長的缺點。釆用具有“小誤差放大，大誤差飽和”功能的光滑非線性函數(shù)設計了一種非線性積分滑模變結(jié)構(gòu)控制器，控制器的設計考慮了輸入受限的影響，可以保證系統(tǒng)的輸入限制在一定范圍內(nèi)，利用Lyap

4、unov函數(shù)證明了所設計控制器的穩(wěn)定性。該控制器比具有積分作用的常規(guī)SMC改進了瞬態(tài)性能，并且還能夠保持傳統(tǒng)SMC的期望屬性，穩(wěn)定調(diào)節(jié)，有效減弱抖振，非線性積分SMC相比條件積分SMC，調(diào)節(jié)時間更短，穩(wěn)態(tài)誤差更小，具有更好的性能。考慮輸入受限情況時系統(tǒng)的動態(tài)性能沒有降低。
　　最后，提出了一種基于NN-SANARX模型的辨識與控制方法，這種方法的優(yōu)點是無需對象的數(shù)學模型，只需通過實際對象的輸入輸出數(shù)據(jù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡模型辨識對象模型