- 滑模控制目的
對于滑模控制而言,我覺得我們先要明白其目的再來學習。
一開始我們對滑動控制的定義是:滑動模式是先使用受控系統(tǒng)產(chǎn)生兩個以上的子系統(tǒng),然后再刻意加入一些切換條件產(chǎn)生滑動模式,以達成控制目標的一種技術(shù)。
滑模控制(sliding mode control, SMC)也叫變結(jié)構(gòu)控制,其本質(zhì)上是一類特殊的非線性控制,且非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性。
這種控制策略與其他控制的不同之處在于系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”并不固定,而是可以在動態(tài)過程中,根據(jù)系統(tǒng)當前的狀態(tài)(如偏差及其各階導數(shù)等)有目的地不斷變化,迫使系統(tǒng)按照預(yù)定“滑動模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運動。
例如滑動模式控制中存在滑動曲面s=0,一開始時,系統(tǒng)會在有限時間內(nèi)到達滑動曲面,之后就會沿著滑動曲面移動。
在滑動模式的理論敘述中,系統(tǒng)會約束在滑動曲面上,因此只需將系統(tǒng)視為在滑動曲面上滑動。
不過實際系統(tǒng)的實現(xiàn)是用高頻切換來讓系統(tǒng)近似在滑動曲面上滑動,高頻切換的控制信號讓系統(tǒng)在很鄰近滑動曲面的范圍內(nèi)切跳(chatter),而且其頻率是不固定的。
雖然整體系統(tǒng)是非線性的,不過下圖中,當系統(tǒng)到達滑動曲面后,理想(沒有切跳)系統(tǒng)會限制在s=0的滑動曲面上,滑動曲面是線性時不變系統(tǒng),在原點處指數(shù)穩(wěn)定。
- 滑模控制優(yōu)缺點
2.1 滑模控制的優(yōu)點:
滑動模態(tài)可以設(shè)計且與對象參數(shù)和擾動無關(guān),具有快速響應(yīng)、對參數(shù)變化和擾動不靈敏( 魯棒性)、無須系統(tǒng)在線辨識、物理實現(xiàn)簡單。
2.2 滑模控制的缺點:
當狀態(tài)軌跡到達滑動模態(tài)面后,難以嚴格沿著滑動模態(tài)面向平衡點滑動,而是在其兩側(cè)來回穿越地趨近平衡點,從而產(chǎn)生抖振——滑模控制實際應(yīng)用中的主要障礙。
國內(nèi)外主要通過改進滑模趨近律達到減弱抖振的目的。
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