滑模變結(jié)構(gòu)控制在時滯系統(tǒng)中的應(yīng)用_喬楓

《滑模變結(jié)構(gòu)控制在時滯系統(tǒng)中的應(yīng)用_喬楓》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、2009年03月沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Mar.2009第25卷第2期JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Vol.25,No.2文章編號:1671-2021(2009)02-0399-05滑模變結(jié)構(gòu)控制在時滯系統(tǒng)中的應(yīng)用1112喬楓,張華,周悅,樸慧京(11沈陽建筑大學(xué)信息與控制工程學(xué)院,遼寧沈陽110168;21裝甲兵技術(shù)學(xué)院控制工程系,吉林長春130117)摘要:目的研究一類線性不確定時滯系統(tǒng)控制器的設(shè)計問題,改善時滯系統(tǒng)的控制效果.方法采用滑模變結(jié)構(gòu)控制策略,先用線性變換將原來的時滯系統(tǒng)變成一個無時滯的系

2、統(tǒng),再利用最優(yōu)控制理論設(shè)計滑動平面并選擇適當(dāng)?shù)幕Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制規(guī)律,保證系統(tǒng)狀態(tài)在有限的時間內(nèi)到達(dá)滑動面.結(jié)果滑模變結(jié)構(gòu)控制比PID控制超調(diào)量小10%,調(diào)節(jié)時間短5%,有效地抑制了系統(tǒng)控制器輸出的抖動問題.結(jié)論滑模變結(jié)構(gòu)控制方法具有更優(yōu)的動態(tài)特性及魯棒性,有效地提高了時滯系統(tǒng)的控制效果.關(guān)鍵詞:時滯系統(tǒng);滑模變結(jié)構(gòu)控制;最優(yōu)控制;過程控制;不確定性系統(tǒng)中圖分類號:TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A系統(tǒng)控制器輸出的抖動問題.0引言1時滯系統(tǒng)的被控對象及無時滯變在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中,具有時間滯后特性換的被控對象非常普遍.系統(tǒng)的滯后時間對控制系統(tǒng)的控制性能極為不利,不僅使系統(tǒng)產(chǎn)生較明顯考慮如下形式

3、的時滯不確定性系統(tǒng)·的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時間,且使得系統(tǒng)的穩(wěn)定x(t)=(A+ΔA)x(t)+Bu(t-τ0)+F(t),性降低,因而時滯系統(tǒng)的控制已成為自動控制領(lǐng)y(t)=Cx(t)+D(t)u(t),域研究熱點之一.(1)目前nm,許多學(xué)者提出了行之有效的控制方法,式中:x(t)∈R為狀態(tài)變量,u(t)∈R為控制變主要有Smith預(yù)估控制、自適應(yīng)控制、模糊控制量,ΔAx(t)為內(nèi)部參數(shù)的攝動,F(t)為外部擾動.[1]等.近些年來,滑模變結(jié)構(gòu)控制逐漸引起了學(xué)令f(x,t)=ΔAx(t)+F(t),為不確定項,者們的重視,其最大優(yōu)點是滑動模態(tài)對加在系統(tǒng)nf(x,t)∈R.上的干

4、擾和系統(tǒng)的攝動具有完全的自適應(yīng)性,而對系統(tǒng)(1)作如下假設(shè):且系統(tǒng)狀態(tài)一旦進(jìn)入滑模運動,便快速地收斂到假設(shè)1不確定項滿足上界條件,即控制目標(biāo),為時滯系統(tǒng)、不確定性系統(tǒng)的魯棒性設(shè)

5、f(x,t)

6、<β

7、x(t)

8、.其中β為常數(shù),

9、·

10、表示向[2-3]計提供了一種有效途徑,但其最大的問題是量的范數(shù).[4]系統(tǒng)控制器的輸出具有抖動.筆者將滑模變結(jié)假設(shè)2不確定項滿足匹配f(x,t)=Bd€f(x,構(gòu)控制(SMC)引入到時滯不確定性控制系統(tǒng)中,m×1t).其中€f(x,t)∈R,Bd為定常矩陣.利用線性變換將原系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性無時滯系統(tǒng),定義線性變換:在新坐標(biāo)下設(shè)計了最優(yōu)滑模面和變結(jié)構(gòu)控制律.

11、tA(t-τ0-τ)z(t)=x(t)+∫eBu(τ)dτ.(2)通過仿真實驗驗證了該控制方法的可行性,有效t-τ0地提高時滯系統(tǒng)的控制效果,解決了滑模變結(jié)構(gòu)對式(2)求微分得:收稿日期:2008-06-21基金項目:住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部基金項目(2008-K2-18)作者簡介:喬楓(1960—),男,教授,博士,主要從事非線性控制、智能控制等方面研究.?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net400沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第25卷t·

12、·(t)=·x(t)+AA(t-τ0-τ)w1(t)=A…11w1(t)+A…12w2(t),z∫eBu(τ)dτ+(8)t-τ0w2(t)=-K1w1(t).-AheBu(t)-B(t-τ0).(3)因而,求系數(shù)K1的問題轉(zhuǎn)化為視w2(t)為控制,將式(1)、式(2)代入式(3)整理得到線性無時滯[6]求關(guān)于狀態(tài)w1(t)反饋的最優(yōu)控制問題.不確定系統(tǒng)定義二次型性能指標(biāo):·z(t)=Az(t)+Bdu(t)+f(x,t),(4)t∞1T式中:B=e-τ0AB.J=[w1(t)Q1w1(t)+d2∫t0對系統(tǒng)(4)作如下假設(shè):w2(t)Q2w2(t)]dt,(9)假設(shè)3系統(tǒng)(4)

13、完全能控,且Bd列滿秩m.式中:Q∈R(n-m)×(n-m),Q∈R(m×m)為加權(quán)正定12由假設(shè)3可知,存在非奇異變換w(t)=Tz矩陣,t0為滑動運動開始的時間.最優(yōu)滑模設(shè)計問(t),使得式(4)化為如下形式:m題是確定切換函數(shù)s=s(w1,w2),其中s∈R,使·w1(t)A…11A…12w1(t)得系統(tǒng)在滑動模態(tài)上J取得極小值.在式(8)中,=+·w2(t)A…21A…22w2(t)把w2(t)視為控制,w1(t)作為狀態(tài),即求取狀態(tài)0T1反饋w2(t)=K1w1(t)使