PDF《非匹配不确定多变量系统高阶终端滑模控制》

第13卷第1期 2009年 1月 电机与控制学报EL ECTR IC MACH IN ES AND CON TROL Vol113 No11 Jan.

2009 非匹配不确定多变量系统高阶终端滑模控制 郑剑飞 , 冯勇, 杨旭强 (哈尔滨工业大学 电气工程系 ,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘要:针对一类具有非匹配不确定性的多变量系统 ,提出了一种递阶结构的高阶终端滑模控制 方法.将多变量系统变换为解耦块能控标准型.采用非奇异终端滑模 ,结合微分估计器 ,设计高阶 滑模控制策略 ,使输入输出子系统的状态在有限时间内收敛至平衡点 ,内部子系统的状态收敛至平 衡点的邻域内.所提方法可以简化系统结构 ,消除控制抖振 ,通过控制器参数和非匹配扰动的上界 可以估计系统状态的收敛范围.仿真结果验证了该方法的有效性. 关键词 :多变量系统 ;

终端滑模 ;

高阶滑模 ;

匹配条件 中图分类号 : TP273 文献标识码 : A 文章编号 : 1007- 449X (2009) 01- 0117-

06 High2order term i nal sliding mode control of m is matched uncerta in multivariable system s ZHENG Jian2fei, FENG Yong, YANG Xu2qiang (Depart ment of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) Abstract:A hierarchical high2 order term inal sliding mode control method is proposed for a m is matched uncertain multivariable system. The multivariable system was transformed to the decoupled block control2 lable form. Combined with the derivative estimator, the nonsingular term inal sliding mode manifold was utilized and the high2 order sliding mode control strategy was designed to drive the states of the input2 out2 put subsystem to the equilibrium points within finite time, and drive the states of the internal dynam ic subsystem to the neighborhood of the equilibrium points . The proposed method can simplify the structure of the system and elim inate the chattering phenomenon. Moreover, the convergence neighborhood of the system states can be estimated according to the parameters of the controller and the range of the m is2 matched uncertainties . The simulation results are presented to validate the method. Key words:multivariable system s;

term inal sliding mode;

high2 order sliding mode;

matched condition 收稿日期 :

2008 -

05 -

13 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (60474016, 60774040) 作者简介 : 郑剑飞 (1982 - ) ,男 ,博士研究生 ,主要研究方向为变结构控制与电机控制 ;

冯勇(1962 - ) ,男 ,博士 ,教授 ,博士生导师 ,主要研究方向为变结构控制与鲁棒控制等 ;

杨旭强 (1974 - ) ,男 ,博士 ,副教授 ,主要研究方向为电机控制、 图像处理等.

1 引言不确定性在多变量系统中普遍存在.滑模变结 构控制方法对系统数学模型精确度要求不高 ,对于 满足匹配条件的内部参数摄动和外部扰动具有鲁棒 性甚至不变性 ,因而广泛应用于不确定多变量系统 中.但是 ,当系统的不确定性不满足匹配条件时 , 滑动模态的不变性难以保证 ,滑模控制器本身只能 使系统状态收敛到平衡点的邻域内 [

1 -

3 ] .目前 ,将 滑模控制和鲁棒控制、 自适应控制等方法相结合 ,应 用于非匹配不确定性系统的研究取得了一些成 果[4,

5 ] .文献 [

4 ]针对一类不确定多变量系统 ,利用 LM I方法设计线性滑模面 ,使滑动模态对一类特殊 的非匹配扰动具有不变性.文献 [

5 ]将滑模控制结 合自适应反步法 ,抑制非匹配扰动的影响 ,但是要求 被控对象是准严反馈形式的 SISO系统. 文献 [