滑模變結構控制系統分析

滑模變結構控制系統分析

介紹了滑模變結構控制器在直流電機位置控制中的應用。采用數學方法確定變結構系統控制器的變量增益，并對開關電路的斜率進行了計算，并采用Matlab/ Simulink設計優化工具箱中梯度下降優化方法對該值進行了優化，同時對該控制方案進行建模、仿真和測試。給出了控制系統采用3種控制器的原理圖，即比例（P）控制器、三相PID控制器和滑模變結構控制器。滑模變結構控制仿真能夠研究復雜的位置控制方法及其應用。這種仿真也可以作為其它工程應用的基礎。

提出一種基于位置控制仿真的滑模變結構控制，并通過仿真對系統進行了研究。信號約束采用梯度下降優化方法。通過比較P控制器、PID控制器和滑模變結構控制器，認為滑模變結構控制器最優。系統測試時選取了大范圍的初始條件。滑動模式下運行時，滑模變結構控制的相平面軌跡對噪聲、負荷和參數變化不敏感。研究發現，滑模變結構控制器在對噪聲、負荷和參數變化的控制方面優于其它兩個控制器。變結構控制器的簡易性和有效性使得其更容易進行模擬。該研究結果能夠促進控制器的應用，特別是導彈自動駕駛儀、機器人控制、過程控制、船舶操縱和目標跟蹤。

P控制器和PID控制器不能穩定控制系統，特別是在非線性很高或不確定性很大情況下。滑模變結構控制器可以使系統實現這些性能，其控制思想是在特定時刻改變結構的特性，每種結構只運行一段時間。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2013年第53期

作者：A.A.Ahmed

編譯：王亮