幾類不確定系統(tǒng)的滑模變結構控制.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外學者感興趣的研究課題.
　　 變結構控制理論自上世紀50年代提出以來取得了重大進展,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。變結構系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)點,例如設計相對簡單,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)具有完全自適應性,即滑動模態(tài)對于系統(tǒng)的內外干擾和參數(shù)攝動具有不變

2、性.
　　 變結構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”產生的“抖動”.這常常是有害的,也影響了它的深入廣泛應用.因而消除抖動和削弱抖動便成為當今研究變結構控制系統(tǒng)的熱門課題之一.
　　 模糊控制是以模糊邏輯的規(guī)則推理為理論基礎的控制方法.它可以處理經典控制技術不能解決的復雜系統(tǒng).并且模糊控制與變結構控制方法的結合可以有效地削弱變結構控制中由于“切換及慣性”產生的“抖動”.
　　 本文首先綜述

3、了變結構控制與模糊控制方法的起源、發(fā)展、基本原理、特點。繼而在當前非線性系統(tǒng)、不確定系統(tǒng)的變結構控制理論研究的基礎上,對一類非線性系統(tǒng),通過定義光滑飽和函數(shù),結合變結構控制方法,給出了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性的結果.通過多時滯不確定系統(tǒng)的無抖振滑?？刂啤⒉淮_定系統(tǒng)的模糊變結構控制、時滯不確定系統(tǒng)的離散滑模控制等問題的研究,得到了若干新的研究結果.全文主要研究內容如下:
　　 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)的變結構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,并應用于一類非線性系統(tǒng)的控制器設計中.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),設計了一種新的無抖振的滑模變結構控制策略.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:當系統(tǒng)的軌線在給定的邊界層外面時,應用無抖振控制律迫使軌線收斂到邊界層,當系統(tǒng)的軌線在邊界層內部時,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)采用模糊滑模控制進行了研究.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?！岸秳印?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)設計了具有魯棒穩(wěn)定性的離散滑?？刂破?其次,對系統(tǒng)應用模型轉換描述法,對有界叉乘積項應用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的充分條件;再次,基于該存在性條件,設計的綜合滑?？刂破鞅ＷC了指定的離散狀態(tài)的滑模平面的到達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,使得到達條件s(s)＜0成立