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基于混合仿真平台的智能变结构控制及其应用研究

刘品杰  
【摘要】: 变结构控制本质上是一类特殊的非线性控制,其非线性表现为控制的不连续性,这种控制策略与其它控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定,而是可以在动态过程中根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的地不断变化,迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关,这就使得变结构控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辩识,物理实现简单等优点,越来越受到研究人员的关注。 本文针对工业控制过程中的实际问题,对变结构控制进行了深入的研究,并结合智能控制算法,提出了两种新的变结构控制方法。第一是针对时滞系统的滞后特性,设计了特殊的线性变换,使时滞系统变成无时滞系统,并用RBF神经网络设计了控制算法;第二是使用智能控制结合多模变结构控制设计了多变量的变结构控制。本文共分六章,主要内容和结论如下: 第一章系统地回顾了变结构控制的发展概况、研究现状。 第二章详细介绍了混合仿真平台的原理与实现过程。介绍了混合仿真平台的系统配置、RTW下实时代码生成的过程、RTWT实时内核的功能及其对数据采集卡的支持,以及如何使用RTW进行实时仿真。 第三章介绍了变结构算法的基本原理与设计方法,以及离散时间系统的滑模控制。并有针对性的使用了三种方法设计了滑模控制器。 第四章介绍了两种基于智能控制的滑模变结构控制算法。针对离散系统和滑模控制在实现过程中所必须要克服的抖振问题。然后结合模糊控制设计滑模控制器,在保证良好控制效果的基础上,有效地削弱了抖振。最后,给出了针对时滞系统的一种RBFNN滑模控制实现,在半实物仿真平台上显示出了良好的性能 第五章结合智能控制算法,通过对系统进行辨识设计了带有时序逻辑,误差反馈目标优化和模糊监督控制器的多模变结构控制器。通过在仿真平台上的仿真试验验证,算法充分考虑到系统对快速型和稳定性的要求,满足了稳态和暂态多个性能指标,仿真效果优异。 第六章给出了本文的主要结论及创新点,并提出了进一步研究的问题和方向。


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