不确定MIMO系统终端滑模控制研究

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滑模控制对于存在不确定性和外部干扰的控制系统具有良好的鲁棒性,并且具有响应快速、设计过程简单和模型降价等优点,因此,自20世纪50年代被提出以来一直是控制领域的研究热点并在实际物理系统中得到广泛应用。近年来随着实际工业中对于系统性能要求的提高,终端滑模控制逐渐受到人们的重视,并在SISO系统及二阶系统中取得了进展。但针对不确定MIMO系统的研究工作还不多见,而且由于MIMO系统结构上的特殊性,使得已有的关于SISO二阶系统的研究成果并不能直接推广到MIMO系统。因此,研究MIMO系统在不确定条件下的终端滑模控制问题具有十分重要的理论价值和实际意义。  本文针对存在系统参数不确定性及外界干扰、执行器可能故障、执行器非线性受限等情况下MIMO系统的终端滑模控制问题展开了研究,取得了一些有意义的研究成果。本文主要工作包括:  (1)研究了存在系统参数不确定性及外界干扰情况下MIMO系统的终端滑模控制问题。首先通过对系统模型进行变换,构造了一种新型的指对数型终端滑模面,可以提高系统状态在滑模面上的收敛速度,改善统的动态性能。在此基础上,设计了终端滑模控制器,保证了所设计滑模面的可达性。最后,通过数值仿真证明了该法的有效性;  (2)研究了执行器可能发生故障情况下MIMO系统的可靠终端滑模控制问题。首先建立了执行器故障模型,构造了一种指对数型终端滑模面,在此基础上,提出了可靠终端滑模控制设计方法,所设计的终端滑模控制器充分考虑了执行器故障带来的影响。最后,数值仿真进一步证明了这种设计方法的有效性;  (3)研究了执行器非线性受限情况下MIMO系统的终端滑模控制问题。首先设计了指对数型终端滑模面,给出了滑模动态有限时间稳定的充分条件。并针对执行器中包含扇区及死区非线性的情况,设计了一种特殊结构的终端滑模控制器,保证了滑模面的可达性。最后,数值仿真证明了该方法的有效性。
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