滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)分析

滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)分析

介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制器在直流電機(jī)位置控制中的應(yīng)用。采用數(shù)學(xué)方法確定變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制器的變量增益，并對(duì)開關(guān)電路的斜率進(jìn)行了計(jì)算，并采用Matlab/ Simulink設(shè)計(jì)優(yōu)化工具箱中梯度下降優(yōu)化方法對(duì)該值進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)對(duì)該控制方案進(jìn)行建模、仿真和測(cè)試。給出了控制系統(tǒng)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(jié)構(gòu)控制器。滑模變結(jié)構(gòu)控制仿真能夠研究復(fù)雜的位置控制方法及其應(yīng)用。這種仿真也可以作為其它工程應(yīng)用的基礎(chǔ)。

提出一種基于位置控制仿真的滑模變結(jié)構(gòu)控制，并通過仿真對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。信號(hào)約束采用梯度下降優(yōu)化方法。通過比較P控制器、PID控制器和滑模變結(jié)構(gòu)控制器，認(rèn)為滑模變結(jié)構(gòu)控制器最優(yōu)。系統(tǒng)測(cè)試時(shí)選取了大范圍的初始條件。滑動(dòng)模式下運(yùn)行時(shí)，滑模變結(jié)構(gòu)控制的相平面軌跡對(duì)噪聲、負(fù)荷和參數(shù)變化不敏感。研究發(fā)現(xiàn)，滑模變結(jié)構(gòu)控制器在對(duì)噪聲、負(fù)荷和參數(shù)變化的控制方面優(yōu)于其它兩個(gè)控制器。變結(jié)構(gòu)控制器的簡(jiǎn)易性和有效性使得其更容易進(jìn)行模擬。該研究結(jié)果能夠促進(jìn)控制器的應(yīng)用，特別是導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀、機(jī)器人控制、過程控制、船舶操縱和目標(biāo)跟蹤。

P控制器和PID控制器不能穩(wěn)定控制系統(tǒng)，特別是在非線性很高或不確定性很大情況下。滑模變結(jié)構(gòu)控制器可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這些性能，其控制思想是在特定時(shí)刻改變結(jié)構(gòu)的特性，每種結(jié)構(gòu)只運(yùn)行一段時(shí)間。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2013年第53期

作者：A.A.Ahmed

編譯：王亮