改進(jìn)的滑模變結(jié)構(gòu)控制算法在倒立擺中的應(yīng)用研究

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1、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要滑模變結(jié)構(gòu)控制理論己經(jīng)成為控制科學(xué)的一個(gè)重要分支體系。它以獨(dú)特、優(yōu)異的魯捧性，快速性，對(duì)匹配不確定性、干擾的完全自適應(yīng)性等特點(diǎn)一直吸引諸多學(xué)者的研究興趣。然而，阻礙滑模變結(jié)構(gòu)控制理論在實(shí)際工程中應(yīng)用的是滑模控制器帶來(lái)的抖動(dòng)問(wèn)題?；？刂凭哂猩鲜鰞?yōu)點(diǎn)的代價(jià)，就是滑?？刂破鞯姆蔷€(xiàn)性形式使得變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài)，輸出等等都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻抖動(dòng)，使系統(tǒng)無(wú)法到達(dá)控制要求。許多實(shí)際控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高頻切換，而且系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)有穩(wěn)態(tài)誤差，甚至高頻振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)元件損壞等等不良后果。因此本文對(duì)此

2、進(jìn)行了以下研究：針對(duì)一級(jí)擺和二級(jí)擺不同的被控對(duì)象，從滑模變結(jié)構(gòu)控制理論本身出發(fā)，對(duì)滑模交結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖動(dòng)問(wèn)題和魯棒性進(jìn)行了深入研究。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)滑動(dòng)模態(tài)的切換函數(shù)情況下，根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論直接設(shè)計(jì)滑?？刂破?，抖動(dòng)問(wèn)題得到了很大程度上的解決。針對(duì)一類(lèi)非線(xiàn)性系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，而且系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程良好。將此方法應(yīng)用到一級(jí)擺的跟蹤控制中，用matlab軟件進(jìn)行了驗(yàn)證，獲得了較好的控制效果。在比例切換控制方法的基礎(chǔ)上，為解決此方法的控制量的不連續(xù)性，在控制量中加入了等效控制，使得切換函數(shù)變得光滑，系統(tǒng)中的抖動(dòng)現(xiàn)

3、象大大減小。本文將此方法應(yīng)用到一級(jí)擺的穩(wěn)定控制中，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)的抖動(dòng)現(xiàn)象明顯減弱，取得了較好的控制效果?；诜e分滑模面的概念，提出了一種積分型滑模面設(shè)計(jì)方法，即在切換函數(shù)中引入積分項(xiàng)，使系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程平滑，從而削弱抖動(dòng)，保證了滑模的較好的魯棒性。根據(jù)積分滑?？刂品€(wěn)定理論，闡述了系統(tǒng)的積分滑?？刂坡傻脑O(shè)計(jì)方法，使得積分型滑模面的設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。所提出的積分滑?？刂品椒ㄔ诙?jí)擺上驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明很好地抑制抖動(dòng)的幅度，振動(dòng)幅值減弱明顯，減小了靜差。關(guān)鍵詞：變結(jié)構(gòu)控制抖動(dòng)積分滑模倒立擺長(zhǎng)春工業(yè)丈學(xué)碩士學(xué)位論文Ab

4、stractSliding-modeVariablestructurecontroltheoryhasbeenasignificantbranchofsystemforcontrolscience．Ithasattractedmanyscholarsinterestintheresearch，becauseofthecharacteristicsbyuniqueandexcellentrobustness，thefast，matchingindetermination，interferenceofcompl

5、etelyfromtheadaptability’setc．However，thechatteringproblem，whichiscomefromsliding—controller，hinderthesliding-modevariablestructurecontroltheoryusedinrealengineering．Anexpenseofsliding-modevariableabovemeritiscomingintobeingahighfrequencychattingthatmakess

6、ystemunablemeetcontroldemanding．Inpractice，manycontrollersorimplementssetupunableachieveahi【ghfrequencyswitchingandthesystemexiststeadyerrorinasteady,evenahighfrequencychattinginducesabadsequenceforsystempartspoiled．Somanyscholarscarrythroughthedeepresearc

7、honit．AimingatthedifferentobjectsoftheInvertedpendulumandthedoubleInvertedpendulum，basedonsliding—modecontroltheoryitself，thechatteringproblemofvariablestructurecontrolhasbeenstudieddetailedinthispaper．Inthecaseofnotdesignthesliding-modeswitchingfunction，a

8、ccordingtoLyapunovstabilitytheorydesignasliding—modecontroller，achatteringproblemhasbeenlargelyresolved．Aimtoakindofnonlinearsystem，thedesignprocesssimplifiedandhaveagooddynamicprocessofasystem．Thismethodisap