滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究綜述

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1、第１９卷第２期上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．２２０１６年ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＤＩＡＮＪＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ２０１６文章編號(hào)２０９５－００２０（２０１６）０２－００８８－０６滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究綜述劉永慧（上海電機(jī)學(xué)院電氣學(xué)院，上海２０１３０６）摘要介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本原理，從滑模面和滑模控制律兩方面給出了設(shè)計(jì)步驟，分析了滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用，最后對(duì)目前的研究進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞滑模變結(jié)構(gòu)控制；滑模面；滑動(dòng)模態(tài)中圖分類號(hào)ＴＰ２７３文獻(xiàn)標(biāo)志碼ＡＲｅｖｉｅｗｏｆＲｅｓｅａｒｃｈｏｎ

2、ＳｌｉｄｉｎｇＭｏｄｅＶａｒｉａｂｌｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌＬＩＵＹｏｎｇｈｕｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＤｉａｎｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｓｌｉｄｉｎｇｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎａｓｌｉｄ－ｉｎｇｓｕｒｆａｃｅａｎｄａｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

3、ａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｌｉｄｉｎｇｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｌｉｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ；ｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｄｙｎａｍｉｃｓ滑模變結(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上是一種非線性控制，化理論。２０世紀(jì)８０年代后期，滑?？刂评碚撘惨郏福保保菁纯刂?/p>

4、結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化而變化。滑模變結(jié)構(gòu)控制起了國(guó)內(nèi)學(xué)者的重視，并做了大量研究。是非線性系統(tǒng)中普遍采用的一種分析方法，其顯本文從控制原理、設(shè)計(jì)步驟、研究現(xiàn)狀和應(yīng)用著優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于不確定參數(shù)和外界干擾具有強(qiáng)魯棒等方面系統(tǒng)地介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制的發(fā)展，并性，因此，在航空航天、機(jī)器人控制以及化工控制對(duì)目前的研究進(jìn)行了展望。［１－２］等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。［３－５］１基本原理２０世紀(jì)５０年代，Ｅｍｅｌｙａｎｏｖ等提出了滑［６］模變結(jié)構(gòu)控制；之后，Ｉｔｋｉｎ等進(jìn)一步總結(jié)發(fā)展滑模變結(jié)構(gòu)控制是指帶有滑動(dòng)模態(tài)的變結(jié)構(gòu)［７］了滑模變結(jié)構(gòu)

5、控制的理論。１９７７年，Ｕｔｋｉｎ關(guān)控制。滑動(dòng)模態(tài)是系統(tǒng)被限制在某一子流形上運(yùn)于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論的研究引起了學(xué)者們的廣動(dòng)時(shí)的狀態(tài)。一般而言，系統(tǒng)的初始狀態(tài)不一定泛關(guān)注，并對(duì)其進(jìn)行了深入研究，形成了一套系統(tǒng)在該子流形上；而通過(guò)變結(jié)構(gòu)控制器的作用可以收稿日期：２０１６－０３－１８基金項(xiàng)目：上海市高校青年教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目資助（１５Ｕ０２）作者簡(jiǎn)介：劉永慧（１９８６－），女，講師，博士，主要研究方向?yàn)榍袚Q系統(tǒng)、滑模變結(jié)構(gòu)控制，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｙｈ＠ｓｄｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎChaoXing２０１６年第２期劉永慧：滑

6、模變結(jié)構(gòu)控制的研究綜述８９在一定時(shí)間范圍內(nèi)將系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡驅(qū)使到并保近穩(wěn)定等良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。持在該子流形上，該過(guò)程稱為可達(dá)性。系統(tǒng)的狀２設(shè)計(jì)步驟態(tài)軌跡在滑動(dòng)模態(tài)上運(yùn)動(dòng)并最終趨于原點(diǎn)，該過(guò)程稱為滑模運(yùn)動(dòng)。圖１給出了二階滑模變結(jié)構(gòu)控一般，滑模變結(jié)構(gòu)控制的設(shè)計(jì)包含以下兩個(gè)制的狀態(tài)軌跡。內(nèi)容：①滑模面設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡進(jìn)入滑動(dòng)模態(tài)后具有漸近穩(wěn)定等良好的動(dòng)態(tài)特性；②滑?？刂坡稍O(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡在有限時(shí)間內(nèi)被驅(qū)使到滑模面上并維持在其上運(yùn)動(dòng)。２．１滑模面的設(shè)計(jì)［８］９２－９３目前，滑模面主要有線性滑模面、非線［

7、１２］［１３］［１４－１５］性滑模面、移動(dòng)滑模面、積分滑模面和［１６］模糊滑模面等?；Ｃ娴脑O(shè)計(jì)方法有基于標(biāo)［１７］［１８］［１９］準(zhǔn)型、Ｌｙａｐｕｎｏｖ、頻率整形以及線性矩陣圖１二階滑模示意圖［２０］Ｆｉｇ．１Ｄｉａｇｒａｍｏｆｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅ不等式（ＬｉｎｅａｒＭａｔｒｉｘＩｎｅｑｕａｌｉｔｙ，ＬＭＩ）等。［８］３２（１）線性滑模面。考慮如下線性不確定系統(tǒng)：考慮如下單輸入線性系統(tǒng)：··ｘ（ｔ）＝Ａ１ｘ（ｔ）＋Ｂ１ｕ（ｔ）＋Ｄｆ（ｔ）（４）ｘ（ｔ）＝Ａｘ（ｔ）＋Ｂｕ（ｔ）（１）

8、式中，ｘ（ｔ）∈Ｒｎ為系統(tǒng)狀態(tài)；ｕ（ｔ）∈Ｒｍ為系統(tǒng)輸式中，ｘ（ｔ）∈Ｒｎ和ｕ（ｔ）∈Ｒ分別為系統(tǒng)的狀態(tài)和入；Ａ為系統(tǒng)矩陣；輸入矩陣Ｂｎ×ｍ列滿秩；Ｄ輸入；Ａ為系統(tǒng)矩陣；Ｂ為輸入矩陣。在線性系統(tǒng)１１∈Ｒ為任意矩陣；ｆ（ｔ）為外界干擾。狀態(tài)調(diào)節(jié)問(wèn)題中，狀態(tài)反饋控制器通常設(shè)計(jì)為構(gòu)造線性切換函數(shù)ｕ（ｔ）＝Ｋｘ（ｔ）（２）Ｓ（ｘ）＝Ｃｘ（ｔ）（５）式中，狀態(tài)反饋陣Ｋ可通過(guò)極點(diǎn)配置方法或線性式中，Ｃ為待設(shè)矩陣