摘 要:针对坦克水平稳定器这一类非线性和不确定性的复杂控制对象,提出一种模糊滑模控制方法。该方法将滑模控制与模糊逻辑相结合,通过Lyapunov稳定定理获得最终的控制量。从理论上证明了滑动平面的稳定性,并且通过仿真验证了该结果。仿真结果表明该设计方法大大优于经典设计,为实际设计提供了一种可行的新方法。
关键词:坦克稳定器,模糊滑模控制,非线性
坦克稳定器的被控装置为炮塔、执行电机和方向机(减速器),是一个内部存在强本质非线性环节复杂系统。由于测量误差等原因,系统的参数存在不确定性[1]。现有的控制系统是按照线性定常系统用经典控制理论设计的,因此不能补偿系统的非线性,不能达到满意的性能[2]。滑模变结构控制的优点是能够克服系统的不确定性,对干扰和未建模动态具有很强的鲁棒性,尤其是对非线性系统的控制具有良好的控制效果[3-6]。但缺点是其固有的抖振现象,会造成稳定器的不稳定,造成机械磨损、能源浪费,甚至影响射击精度。
针对上述问题,将滑模控制与模糊控制结合起来,构成模糊滑模控制。模糊滑模控制结合两者的优点,保持模糊控制器不依赖于系统的模型的优点,解决模糊控制系统的稳定性和鲁棒性问题。而且能柔化控制信号,减轻或避免一般滑模控制的抖振现象。本文提出一种简单实用的模糊滑模控制方法,该控制方法的设计无需知道系统精确的数学模型,而且能明显改善系统的动静态性能。本文不仅从理论上证明了模糊滑模面的稳定性,而且通过仿真验证了该结果。
本文介绍了模糊系统T-S模型的一般描述、稳定性条件以及控制器设计方法,并在模糊系统稳定性条件的基础上,针对多变量飞控系统,建立了飞机对象的模糊模型,设计了一种稳定模糊控制器,用仿真验证了该控制器对于系统在参数摄动时具有较强的鲁棒性。该方法表明在飞机飞行包线较大范围内,相比于传统控制律的设计,所采用的模糊控制器设计方法有可能适用较少的控制律满足飞机飞行的稳定性,当然这需要针对较大飞行包线内通过更多模型数据进行设计和仿真验证。
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