非线性不确定系统的非奇异积分型Terminal滑模控制设计

发布时间：2020-09-08 07:49

　　滑模变结构控制理论广泛应用于非线性系统控制中,对系统内部参数摄动和外干扰等不确定因素有强鲁棒性,故成为控制界的研究焦点.变结构控制原理是通过设计切换函数使系统状态轨迹到达相平面,系统的动态特性与稳定性由切换函数和控制律决定,因而设计良好的切换函数是控制的根本.Terminal滑模控制是变结构控制中的一种经典控制方法,能够使系统的任意初始状态在有限时间内到达滑模面上,并渐进稳定收敛至平衡点.然而,受参数不确定因素影响,设计的切换函数也容易产生奇异问题及系统的强烈抖振.因而,本文主要研究以上两个方面问题.研究内容安排如下:第一章,在阅读参考了众多国内外文献的前提下,首先介绍了滑模变结构控制的起源与发展,总结了Terminal滑模变结构、积分滑模变结构、基于趋近律的滑模变结构控制等滑模变结构控制的主要研究方向.第二章,主要介绍了滑模变结构控制的基本理论知识,首先讲述滑模变结构的定义的产生与具体的数学描述.接着介绍了Lyaunov稳定性理论,详述了滑动模态的等效控制律的求法.最后,介绍了滑模变结构中滑模面的存在条件及到达条件,滑模变结构控制的滑模面设计的常用方法,为了达到更好的控制效能的系统控制律的求取等.第三章,介绍了传统Terminal滑模控制的滑模面和控制律的设计,能保证有限时间内到达滑动模态上和系统的稳定性.其次,非奇异Terminal滑模控制器可以避免传统Terminal滑模控制中系统的奇异问题.本章通过改进非奇异Terminal滑模面函数,设计了新的的非奇异积分型Terminal滑模控制,具有比非奇异Terminal滑模控制更快收敛到平衡点的速度.第四章,全局快速Terminal滑模控制因为比传统Terminal滑模控制多了线性项,具有更快的收敛速度,但是却也存在奇异问题.为此,提出新型的非奇异积分型全局快速Terminal滑模控制.并与全局快速Terminal滑模作比较,通过Matlab的Simulink仿真证明了具有更快的收敛速度和一定程度上削弱系统的抖振.最后,对本文研究内容作了总结,并提出了一些以后研究中要注意的问题及待改进的方向.
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O231
【部分图文】：

系统模型图,系统模型,相轨迹

若考虑式(2.1-2.4),状态变量的相轨迹就会是模型(2.5)和(2.6)的轨线的交化2.2(c)所示，两侧的轨线最终汇聚于s x , y 0上，并收敛到原点，此时系统是定的.系统完整的相轨迹表明在 x 0线上，与存在的不连续运动方向上比没有运动特征. 然而， 0线只包含来自双边轨迹线的端点，这些点构成一个特沿着 0运动，这种运动称作“滑模”. 图 2.2(c)中可看出，该系统相轨迹部分组成，代表系统的两种模式. 第一部分是到达模式，相平面内的轨迹线从方在有限时间内滑动到开关线上；第二部分是滑动模式，相轨迹渐进收敛到方程定义的相平面原点.图 2.1(a)系统模型Fig. 2.1(a) System Mode图 2.1(b)开关函数的区域定义Fig. 2.1(b) Switching Function’s Regions D

相轨迹,模型

如图2.2(c)所示，两侧的轨线最终汇聚于s x , y 0上，并收敛到原点，此时系统是渐进稳定的.系统完整的相轨迹表明在 x 0线上，与存在的不连续运动方向上比没有不寻常的运动特征. 然而， 0线只包含来自双边轨迹线的端点，这些点构成一个特殊的轨迹沿着 0运动，这种运动称作“滑模”. 图 2.2(c)中可看出，该系统相轨迹一般由两部分组成，代表系统的两种模式. 第一部分是到达模式

状态变量,收敛速度,非奇异,滑模

广东工业大学硕士学位论文的参数0.015gl ， 0.20， k 5.记非奇异 Terminal 滑模函数为352 1.NFTSMS x x记改进的积分型非奇异 Terminal 滑模函数为352 10.tNFITSMS x x d 结合以上两种 Terminal 滑模面的设计，所设计的控制器形式如下： NFTSM 控制器为 13290.1sin 20 0.2sgn 5 0.015sgn ;20NFTSMU t x s s s NFITSM 控制器为 35130.1sin 20 0.2sgn s 5 0.015sgn s .4NFITSMU t x s

【参考文献】