一类非线性不确定时滞系统的滑模控制

【摘要】： 滑模变结构控制由前苏联学者Emelyanov在上世纪五十年代提出,后经Utkin和Itkis等人进一步研究发展。由于它具有独特的鲁棒性以及对匹配不确定性和外部干扰的完全自适应性等特点,到上世纪七十年代,逐渐引起学者的重视。 目前滑模变结构控制理论已经得到了充分的发展,成为非线性控制理论的一个重要分支。所研究的对象涉及离散系统、分布参数系统、滞后系统等。然而滑模变结构控制带来的高频抖振是其应用到实际系统中的障碍。为了解决这一问题,许多其他的先进控制技术如自适应控制、模糊控制等也被综合应用到滑模变结构控制系统的设计中。 首先,本文在参考大量的国内外文献的基础上,分析了变结构控制的基本原理以及基本概念,总结了变结构控制的发展历史、现状和发展前景。然后,针对一类带有状态非线性及输入非线性的不确定时滞系统,通过设计滑模控制器使系统状态到达比例-积分型滑模面上,并且产生滑动模态,而后设计了无记忆的L_2 -L_∞状态反馈控制器。采用线性矩阵不等式方法给出了系统滑动模态鲁棒渐近稳定并且具有L_2 -L_∞扰动衰减水平γ的充分条件。并结合数值实例进行仿真,证明了该方法的有效性与可行性。最后,针对滑模变结构控制存在的不足,即当前国内外研究滑模控制的一个主要方向,如何消除控制中产生的抖振问题,分别采用准滑模控制与模糊滑模控制方法有效地减少了高频抖振,并给出了仿真结果。