离散时间系统滑模变结构控制理论若干问题研究

作     者：罗刘敏 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑艳

授予年度：2009年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：离散时间系统 滑模变结构控制 趋近律 抖振 预测滑模 全程滑模 

摘      要：滑模变结构控制自产生以来,因在滑动模态对参数摄动和外界干扰具有不敏感性,所以此方法受到了控制界的广泛关注。但大多数学者研究的是连续时间系统的滑模变结构控制。近年来,随着微处理器的发展,计算机在控制系统中得到了广泛的应用。而在实际系统中,当采用数字计算机来实现滑模变结构控制时,由于受采样频率的限制,系统不仅会在滑动模态产生抖动,而且会使原本在连续系统中稳定的滑动模态变为不稳定,连续系统的理想鲁棒性也将不存在。因此,研究离散时间系统的滑模变结构控制问题,具有重要的理论意义和实际价值。 本文着重研究了离散时问系统的滑模变结构控制问题。主要内容包括如下几个方面： (1)论述离散时间系统滑模变结构控制的研究概况。 (2)给出了离散时间系统滑模变结构控制的有关概念,分析了离散时间系统滑动模态的到达条件、存在条件和稳定性问题。 (3)针对离散时间趋近律所存在的抖振问题,提出了两种改进的离散时间趋近律,克服了离散时间指数趋近律及变速趋近律中存在的问题,所提趋近律可保证系统运动轨迹最终收敛到原点,有效地抑制了离散时间系统滑模变结构控制中的抖振。同时从实际应用角度考虑了控制输入受限的问题,并与其它方法进行了比较。最后,分别给出了每种方案的数例仿真,仿真结果表明所提方案是有效的、可行的。 (4)针对系统的不确定性,提出了一种混合控制策略。其主要思想是通过预测控制的反馈校正和滚动优化技术来优化滑模轨迹。该算法不需要知道系统的不确定项干扰上界,设计的闭环系统对匹配和不匹配参数摄动和外界干扰均具有鲁棒性,并且削弱了抖振现象。该算法使系统从初始状态就落在滑模面上,减小了系统到达滑模面的时间。数值仿真验证了该算法的有效性。 (5)最后对本文研究内容进行了总结,并提出了下一步研究的方向。