变结构控制理论及其在二级倒立摆控制中的应用

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滑模变结构控制由前苏联学者Emelyanov在上世纪五十年代提出,后经Utkin和Itkis等人的进一步发展研究。由于它所具有的独特的鲁棒性以及对匹配不确定性和外部干扰的完全自适应性等特点,到上世纪七十年代,逐渐引起了西方学者的重视。目前滑模变结构控制理论已经得到了充分的发展,成为非线性控制理论的一个重要分支,其所研究的对象涉及离散系统、分布参数系统、滞后系统等。然而滑模变结构控制带来的高频抖振是其应用到实际系统的障碍。因此许多其它的先进控制技术如自适应控制、模糊控制、神经网络控制等也被综合应用到滑模变结构控制系统设计中,以解决滑模变结构控制系统的抖振,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,结合实际应用对滑模变结构控制理论提出的要求基础上,将模糊系统应用到滑模变结构控制系统设计中。并理论联系实际,将滑模变结构控制理论应用于倒立摆系统的实际控制。论文的主要内容如下: 针对一类非线性系统提出了一种滑模变结构的控制方法。然后针对控制器中的不确定非线性环节采用自适应模糊系统进行逼近。仿真表明该方法是有效的。 将滑模变结构理论应用二级倒立摆的控制中,结合我国著名学者高为炳提出的指数趋近律设计方法,采用模糊系统抑制抖振。同时将本文采用的抑制抖振的方法和采用饱和函数抑制抖振的方法进行比较,得出本文的方法更具鲁棒性的结论。并成功的应用于二级倒立摆的实际控制中,取得了良好的控制效果。 最后是全文的总结。
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