广义不确定系统的模糊滑模控制
贺爱玲 陈卫田 初学导
(曲阜师范大学自动化研究所•山东曲阜,273165)
摘要:研究了广义不确定系统的模糊滑模控制问题.控制结构中采用模糊系统来补偿动态不确定性.利用李亚普诺夫理论,证明了闭环系统的所有状态是全局有界的.由于使用了模糊逻辑切换,柔化了控制信号,从而削弱了现有滑模控制存在的高频颤动现象.最后研究了实际滑动模的近似问题.仿真结果表明本文设计的控制器是有效的.
关键词:广义系统;滑模控制;模糊控制
1 引言(Introduction)
鉴于近年来广义系统在电网络分析、石油化工、投入产出分析及受限机器人等领域的广泛应用,促使控制界学者们对其进行深入系统的研究[1],并已取得了一定的成绩.但由于奇异系统的复杂性,它的研究要比正常系统同类问题的研究困难得多.故迄今为止,几乎所有的工作都是假定系统结构和参数是已知的,仅有少量工作涉及了一类特殊外干扰影响下的控制问题.事实上系统本身不可避免地要受到各种干扰的影响,此外系统在建模时也往往忽略了一些次要因素的影响,因而现有的控制方法,系统的鲁棒性能差.这就需要我们考虑广义系统的鲁棒性问题.
变结构控制方法的主要优点是对系统的不确定性和外来干扰具有较强的鲁棒性,只需估计干扰的界限而无需测定其具体值,并且容易实现[2,3].但是,变结构控制方法也有其缺点,那就是会产生高频颤动现象[4].这种高频颤动在系统中形成干扰,可能把系统中存在的未建模成分激励起来,从而引起更大的干扰,又由于广义系统本身的复杂性,这种干扰极有可能导致系统不稳定.这就对广义系统应用变结构控制方法造成困难,因而尽可能的削弱高频颤动现象是十分重要的.
基于滑模控制的特点,Hwang在文[5]中,金耀初和蒋静坪在文[6]中,分别提出了模糊变结构控制方案.此方案将滑模控制与模糊控制两种设计方法有机地结合起来,但是没有给出闭环系统的稳定性证明,而且控制律不能用解析式表示,决策表的形成也相当复杂.本文在文[7]提出的滑动模态的基础上,提出一种模糊滑模控制方案,用模糊控制补偿动态不确定性,控制律能用解析式来表示,而且是连续的,削弱了文[7]中提出的滑模控制存在的高频颤动现象.通过构造李亚普诺夫函数,证明了闭环系统的稳定性.本文还讨论了实际滑动模的近似问题.仿真结果表明文中给出的控制律的设计方法是有效的.
2 系统描述(System description)考虑广义系统:
6 结论(Conclusion)
本文将滑模控制和模糊控制相结合来处理广义不确定系统的控制问题,用模糊控制来补偿动态不确定性,以削弱滑模控制本身所具有的高频颤动现象,这样就可以充分利用滑模控制鲁棒性能好的特点.本文给出的模糊控制的设计方法使所得控制是连续的,因而比文[7]给出的滑模控制设计方法所得的控制平滑,柔化了控制信号.仿真结果表明本文给出的控制器的设计方法是有效的
|
