非奇异终端滑模控制及其应用

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滑模变结构控制理论在20世纪50年代时被提出来,经过近60年的发展,逐渐成熟起来。由于滑模变结构控制的滑动模态运动对系统的参数摄动和外界扰动具有不变性,滑模变结构控制逐渐成为控制系统的一种综合方法,适用于非线性系统和不确定系统等,也是一种很好的鲁棒控制方法,但也存在自身的缺点和不足,主要是抖振问题。当系统的状态运动到滑动平面后,就会产生高频抖振。针对这个问题,对不同的滑模变结构控制方法采取了相应的解决方法。在参考大量的国内外关于滑模变结构控制理论的基础上,详细介绍了滑模变结构控制的基本原理及相关内容,并对终端滑模变结构控制进行了深入研究,论文的主要内容如下:1.研究了二阶不确定系统的非奇异终端滑模控制。非奇异终端滑模可保持终端滑模的快速收敛性和避免奇异性问题,将其应用到带有不确定性控制参数的二阶系统中,并设计出相应的滑模变结构控制规律。滑模变结构控制具有算法简单、鲁棒性好、响应速度快、易于工程实现等优点,针对BTT导弹滚转通道的二阶不确定系统,提出了模型参考非奇异终端滑模变结构控制方案。仿真结果表明,BTT导弹滚转通道控制系统能够确保系统跟踪误差在有限时间内收敛至平衡点,有效改善控制精度,并克服了气动参数在大范围内摄动及外界干扰等影响,具有良好的指令跟踪性能和较强的鲁棒特性。2.研究了不确定多变量线性系统的非奇异终端滑模控制。为避免普通终端滑模的非奇异性问题和消除滑模变结构控制所固有的抖振问题,针对不确定多变量线性系统,提出了一种动态非奇异终端滑模控制方法。即先对不确定多变量线性系统进行状态转换,即通过新的状态变换方法,将不确定多变量线性系统更容易的转换为一个由一个输入输出子系统和一个稳定内部子系统组成的系统。后对转换后的输入输出子系统设计相应的动态非奇异终端滑模控制律,使得该子系统的状态在有限时间内到达平衡点并消除了滑动模态的抖动。最后,针对本文内容做了总结,并指出了在以后的学习中还需要解决的问题和研究内容。
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