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变结构控制抖振问题的研究及仿真

李军红  
【摘要】: 滑模变结构控制对系统参数的摄振、外界的扰动、系统的不确定性等具有独特、优异的鲁棒性,并且算法简单,一直吸引着诸多学者的研究兴趣。但当系统运动状态到达滑动平面后,会在滑动平面附近产生高频抖振,这将会影响系统控制的精度,增加能量的消耗,并可能激发系统未建模部分的强烈振荡,以致系统难以实现。抖振问题是滑模控制应用于工程实践中的最大障碍,已成为变结构控制研究的重点。 本文主要针对滑模变结构控制系统的抖振问题进行了研究。比较全面地查阅了关于变结构控制理论的文献,总结了滑模变结构控制的发展历史和特点,详细介绍了变结构控制的基本概念、基本定义、基本性质、基本原理以及设计方法;系统分析了变结构控制系统抖振产生的机理,并阐述了国内外目前对抖振问题的研究现状以及消除抖振的主要方法;针对传统抑制和消除抖振方法的不足,改进了传统方法,得到了三种新的消除抖振的方法——即改进的指数趋近律法、可变边界层法和附加连续项法;针对不确定性线性系统,在变结构控制策略中引入模糊逻辑和自适应理论来消除滑动平面上的抖振,提出了一种自适应模糊积分变结构控制方案(AFIVSC),利用模糊逻辑来柔化控制量中非线性不连续部分,采用自适应理论,根据系统不确定性大小在线调整模糊输出量的隶属函数,另外,鉴于模糊控制本质上是有静差的,所以本文选择了带积分项的切换函数,由于积分项的存在使系统较正为无静差系统。 本文从理论上对所提出方法进行了证明,并运用MATLAB/SIMULINK6.0进行了仿真,仿真结果表明了这些方法的正确性和有效性。 在论文的最后,对全文进行了总结,对后续工作进行了展望。


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