理论教育 滑模控制中的抖动问题及解决方法

滑模控制中的抖动问题及解决方法

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:但是,在实际的系统中实现滑模控制时,因为开关器件存在时滞和惯性,系统的状态到达滑模面后,要实现无限快的切换是不可能的,而是在滑模面附近来回穿越,甚至产生极限环振荡,这种现象称之为抖振或抖动。对于控制系统来说,抖振现象可能引起系统的高频振荡,因此,必须削弱或消除抖动。其到达时间,t 充分大时的趋近律比较快。同时为了减小抖动,可以减少到达滑模面的速度,即减小ε 增大k 可以加速趋近过程,并且削弱抖动。

滑模控制中的抖动问题及解决方法

在滑模变结构控制的分析和设计中,一个重要的假设是控制量以无限高的速度切换。但是,在实际的系统中实现滑模控制时,因为开关器件存在时滞和惯性,系统的状态到达滑模面后,要实现无限快的切换是不可能的,而是在滑模面附近来回穿越,甚至产生极限环振荡,这种现象称之为抖振或抖动。对于控制系统来说,抖振现象可能引起系统的高频振荡,因此,必须削弱或消除抖动。

国内外众多研究人员针对滑模变结构控制中的抖动问题进行了大量研究,高为炳[122]、刘金琨[125]、Bessa[135]、Adamy[136]等根据引起抖动的机理不同从以下方面提出了解决办法:

(1)针对控制的不连续性带来的抖动,提出了用饱和特性作为切换函数以代替理想的继电器切换特性,同时,在状态空间中引入滑模面附近的边界层,并在边界层内采用近似连续的切换函数,以及采用滤波器对控制信号进行平滑滤波处理等方法。

(2)针对控制律参数k 和ε 的选取对抖动产生的影响,提出了利用趋近律的概念调整参数,可在削弱系统高频抖动的同时保证滑动模态的动态品质;或者利用智能控制方法在线调整k 的大小,可使系统在减少抖动的同时增加鲁棒性。

(3)针对为消除未知输入扰动等不确定性的影响而对系统施加的较大切换增益引起的抖动,提出了基于观测器的方法来减少未知输入扰动对系统的影响,或者利用神经网络的逼近功能实现对非线性函数和未知输入扰动进行实时估计的方法。(www.daowen.com)

此外,滑模观测器与控制器不同,它是通过测量和计算来实现的,不会受到实际系统现场执行机构等器件的限制,因此抖动给滑模观测器带来的影响可通过优化算法等进行弥补。

幂次趋近律:

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