非线性系统的智能滑模变结构控制的研究

摘要

目前对非线性系统的辨识和控制的研究已成为国内外研究的热点和前沿问题,对于建立在微分几何论基础上的非线性系统的解耦和静态反馈线性化控制,将会使得非线性系统的研究模式摆脱局部线性化和小范围运动的限制,实现系统的大范围分析和综合。但是,对于微分几何控制则必须依赖于系统的精确的数学模型,而实际的控制系统则往往会受到时滞,参数的不确定性以及外部扰动的影响,这会使得系统的分析和设计带来很大的困难。滑模变结构控制将为复杂非线性系统的控制开辟了广泛的应用前景,因而对变结构控制的研究具有重要的应用价值。然而滑模变结构的控制带来的高频抖振是其应用到实际系统的很大障碍。因此许多先进控制技术:自适应控制、模糊控制、神经网络控制等也已经被综合应用到滑模变结构控制系统设计中去,从而来解决滑模变结构控制系统的高频抖振,同时还要尽量保持滑模变结构所具有的性能。本文在掌握滑模变结构控制理论的国内外研究现状的同时,结合实际应用并在对滑模变结构控制理论提出的新要求基础上,研究了非线性智能滑模控制策略,利用变结构控制的滑动模态来改善参数摄动以及外部扰动的鲁棒特性,同时通过滑模与模糊控制算法的结合来解决高频抖振对实际应用中所带来的瓶颈困难。并对当前滑模变结构控制理论面临的几个问题进行了深入的研究,本文所提出的智能滑模控制策略减弱了非线性系统滑模控制相关文献中对于系统数学模型以及不确定性的严格限制条件。最后理论联系实际,将所提出的非线性系统的智能滑模变结构控制策略成功地应用于倒立摆系统控制中。

目录

致谢

摘要

Abstract

引言

1 滑模变结构理论

1.1 非线性控制系统发展现状

1.2 滑模变结构控制理论特点

1.3 滑模变结构控制理论的基本原理

1.3.1 基本概念

1.3.2 滑模变结构控制系统的性质

1.4 滑模变结构控制系统设计

1.5 本文主要研究内容

2. 一类非线性系统的滑模变结构控制

2.1 引言

2.2 系统描述

2.3 滑模变结构控制器设计

2.4 仿真研究

2.4.1 伺服系统的摩擦模型

2.4.2 滑模控制器研究

2.5 小结

3 模糊滑模变结构控制研究

3.1 引言

3.2 模糊控制原理

3.2.1 模糊控制方法的特点

3.2.2 模糊控制的工作原理

3.2.3 模糊控制论域、量化因子、比例因子选择

3.3 系统仿真研究

3.3.1 模糊滑模控制器的设计

3.4 自调节模糊滑模控制器的设计研究

3.4.1 滑模控制器的设计

3.4.2 模糊控制器设计

3.4.3 仿真研究

3.5 基于模糊增益切换调节的滑模控制的设计研究

3.5.1 系统描述

3.5.2 滑模控制器的设计

3.5.3 模糊控制器的设计

3.5.4 仿真实例

3.6 小结

4 基于滑模变结构控制器控制的倒立摆系统研究

4.1 引言

4.2 一级倒立摆系统

4.2.1 一级倒立摆系统结构

4.2.2 一级倒立摆的数学模型建立

4.2.3 切换面与控制器的设计

4.3 小结

结论

参考文献

作者简历

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