滑模变结构控制消抖及终端滑模面设计研究(郭为安).ppt
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1、滑模变结构控制消抖及终端滑模面设计研究答辩人 郭为安指导教师 郑 艳 副教授二九年七月二日绪论高阶终端滑模控制设计 改进的滑模变结构控制趋近律设计结论与展望改进的终端滑模面设计 1.1 滑模变结构控制的概念及基本原理滑模变结构控制是一种非线性控制方法。它利用滑动模态这种特殊的控制方式,强迫系统的状态变量沿着人为规定的相轨迹滑到期望点。考虑系统的微分方程如下:(1)(2)绪论1.抖振2.系统状态的收敛时间问题3.滑模趋近阶段不具有鲁棒性1.2 滑模变结构控制存在的主要问题绪论传统的改进趋近律方法传统的改进趋近律方法削弱抖振鲁棒性本文的改进趋近律方法本文的改进趋近律方法改进的滑模变结构控制趋近律设
2、计2.1 问题描述1.连续性;2.零点邻域内导数;3.边界层。图1 符号函数图像图2 饱和函数图像2.2 改进的滑模趋近律设计改进的滑模变结构控制趋近律设计针对第2点区别设计如下函数:图3 双曲正切函数图像(3)改进的滑模变结构控制趋近律设计其中 。考虑如下SISO非线性系统:其中 ,那么在边界层内,有43按照双曲正切函数设计趋近律为(4)(5)(6)改进的滑模变结构控制趋近律设计定理定理2.1 在边界层内,采用(6)式所示的趋近律,只能保证系统状态在一个准滑动模态带中运行,准滑动模态的宽度为证明证明 (见论文2.2.3节中的定理2.2)(7)意义意义 零点邻域内导数并不是影响系统鲁棒性的原因
3、。改进的滑模变结构控制趋近律设计本节设计如下变边界层饱和函数为:是一个以作为自变量的正函数。其中在边界层内有如下趋近律(8)(9)改进的滑模变结构控制趋近律设计定理定理2.2 在边界层内,采用式(9)所示的趋近律,其中满足则可以保证系统的鲁棒性,使得系统状态在滑动模面上滑动。证明证明(见论文2.2.3节中的定理2.3)(10)意义意义 通过设计变边界层趋近律可以实现消抖的同时,保证了系统的鲁棒性。改进的滑模变结构控制趋近律设计系统的初始状态为 。考虑如下二阶SISO不稳定系统:其中参数设计如下通过极点配置设计滑模面为 ,(11)2.3 仿真研究(12)改进的滑模变结构控制趋近律设计 图4.1(
4、左上)符号函数趋近律状态图4.2(右上)传统饱和函数趋近律状态图4.3(左下)变边界层趋近律状态改进的滑模变结构控制趋近律设计图5.1(左上)符号函数趋近律控制图5.2(右上)传统饱和函数趋近律控制图5.3(左下)变边界层趋近律控制改进的滑模变结构控制趋近律设计1.如何进一步提高系统状态收敛速度?2.解决传统终端滑模面普遍存在奇异性问题。改进的终端滑模面设计3.1 问题描述考虑如下SISO系统(13)3.2 一类快速终端滑模面设计传统终端滑模面等效控制为(14)(15)改进的终端滑模面设计定理定理3.1 考虑(13)式系统,参考文献57,按照如下形式设计终端滑模面则 需要满足以下条件1.与同号
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