网站建设维护和网页设计,天眼查 企业查询,中国建筑人才网app下载,网站服务器信息查询滑模控制的运动轨迹主要分为两个方面#xff1a;(1)系统的任意初始状态向滑模面运动阶段#xff1b;(2)系统到达滑模面后并且慢慢趋于稳定的阶段。所以#xff0c;对于滑模变结构控制器的设计#xff0c;对应于系统运动的两个阶段#xff0c;可以分为两个部分#xff1a;…滑模控制的运动轨迹主要分为两个方面(1)系统的任意初始状态向滑模面运动阶段(2)系统到达滑模面后并且慢慢趋于稳定的阶段。所以对于滑模变结构控制器的设计对应于系统运动的两个阶段可以分为两个部分第一部分滑模面的设计第二部分控制律的设计。
0、前言
滑模控制Sliding Mode ControlSMC是一种非线性控制方法其核心思想是通过引入一个滑动模态使系统状态在该模态上滑动并保持在滑动面上。滑模控制具有强鲁棒性和快速响应的特点能够有效应对系统参数不确定性、外部干扰和测量噪声等问题。 滑模控制的基本原理是通过设计一个滑动面使系统状态在该面上滑动并且在滑动面上滑动的速度足够快从而将系统状态迅速带到所期望的工作区域。通常情况下滑动面由一个或多个状态变量的线性组合构成可以根据实际应用需求进行选择。
滑模控制的主要步骤包括 滑动面设计根据系统的数学模型和控制目标设计一个合适的滑动面。滑动面应具有良好的鲁棒性和适应性能够满足所需的控制性能。 控制律设计根据滑动面的定义设计一个控制律使得系统状态在滑动面上滑动。通常情况下控制律包括两个部分滑动面的控制和滑模调节器。滑动面的控制用来使系统状态迅速进入滑动模态而滑模调节器用来保持系统状态在滑动面上滑动。 控制器实现根据设计的控制律实现具体的控制器。控制器可以是连续时间控制器或离散时间控制器具体选择取决于被控系统的特性和应用需求。
滑模控制的优点包括 鲁棒性滑模控制对系统的参数不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性能够使系统在不确定性和扰动的影响下仍能保持滑动模态。 快速响应由于滑动模态的特性滑模控制具有快速响应的特点能够使系统迅速达到所期望的状态。 简单性相对于一些复杂的控制方法滑模控制比较简单容易实现和应用。 1、滑模面的设计
以电液伺服控制系统为例电液伺服控制系统中不考虑伺服阀的非线性影响将其简化为比例环节所以由电液伺服系统的数学模型可得伺服阀阀芯位移到液压缸活塞位移的传递函数为 辨识后的模型为 状态空间方程为 被控对象为三阶系统 X [x x x]为系统状态变量。设定r为给定的输入信号 y为系统输出信号所以系统的误差为 er -y,定义系统的误差向量为 可以根据系统模型状态空间方程 写出误差状态方程 所设计的滑模切换函数为 滑模运动的微分方程为 其中c1、c2决定了滑动模态的动态品质可以采用极点置法求得c1、c2 。选择期望极点为-34.4±168.52i,可以得到参数 c129582, c268.8
2、控制器的设计
对于滑模变结构控制器的设计如下
uuequsw
ueq是等效控制能够实现系统状态的跟踪即将系统的状态一直保持在滑模面上 usw是切换控制使系统状态趋近于滑模面削弱系统的抖振常用的趋近率有三种 本节将采用指数趋近律,
等效控制部分对sc1*e1c2*e2e3求导得 根据s0可得到等效控制 切换控制部分选择指数趋近律即 假如eta过小那么趋近的速度很慢调节的过程太慢相反若eta太大那么系统到达切换面的时候具有比较大的速度引起较大的抖动。对于 k能够加快调节时间能够快速到达滑模面的过程还可以削弱抖振改善系统的品质。本文中指数趋近律的参数 k 为 20 eta为 5。所以切换控制为 综上所述滑模变结构的控制器设计为 3、实例建模和分析
在matlab simulink中用sfunction搭建对应的仿真模型 放大结果图可以看到在滑模控制能够很快的实现输入跟踪控制效率极高
