模糊滑模控制及其在機電系統(tǒng)中應(yīng)用的研究.pdf

1、隨著科技和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，所研究的機電系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對自動化控制的控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求也越來越高。然而，由于機電系統(tǒng)存在強非線性、外部擾動、參數(shù)時變等因素的影響，采用常規(guī)控制算法實現(xiàn)機電系統(tǒng)控制時，難以滿足其不斷提高的性能要求。針對機電控制系統(tǒng)的上述問題，本文以滑模變結(jié)構(gòu)控制理論為主要架構(gòu)，引入了模糊自適應(yīng)系統(tǒng)實現(xiàn)滑模變結(jié)構(gòu)控制器的參數(shù)在線自適應(yīng)調(diào)整，并以Lyapunov準(zhǔn)則為控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的理論基礎(chǔ)，

2、分別以提高控制系統(tǒng)的實時性和魯棒性為目標(biāo)，設(shè)計了兩種控制器來處理上述問題。
　　 ⑴針對模糊滑?？刂破?FSMC)的實時性問題，設(shè)計了增強型模糊滑?？刂破?EFSMC)。在確保被控非線性系統(tǒng)的全局漸進穩(wěn)定基礎(chǔ)上，提出了以局部線性化模糊自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)整滑?？刂破髟鲆娴目刂品椒?，使得系統(tǒng)狀態(tài)在快速趨近被控系統(tǒng)滑模面的同時，模糊自適應(yīng)系統(tǒng)的模糊規(guī)則大大減少，提高了控制系統(tǒng)計算效率，從而保證了整個控制系統(tǒng)的實時性要求。
　　

3、⑵提出了模糊自適應(yīng)動態(tài)滑?？刂破?FADSMC)，實現(xiàn)對被控系統(tǒng)的有效控制。實際系統(tǒng)中，由于存在系統(tǒng)不確定性、外部擾動以及量測噪聲等不利因素，采用常規(guī)控制器難以獲得平滑的控制輸出，尤其是對一類要求輸出控制力及其變化率作為伺服系統(tǒng)目標(biāo)輸入的被控系統(tǒng)，以(U(k)-U(k-1))/Δt=ΔU來計算控制力變化率的方式，將導(dǎo)致變化率輸出產(chǎn)生較大的波動，從而造成被控系統(tǒng)的不穩(wěn)定。而動態(tài)滑?？刂破髂軌蛑苯虞敵隹刂屏Φ淖兓?，且控制力可通過對控制力變

4、化率進行積分來求得，因而輸出的控制力較為平滑，滑?？刂破鞯亩墩瘳F(xiàn)象能夠得到有效緩解。同時，模糊自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的采用也使得該控制器具有快速反應(yīng)能力，進一步提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。
　　 ⑶利用三個模擬系統(tǒng)以及一個實驗系統(tǒng)，來驗證所提出的控制器性能。分別是：①以增強型模糊滑模控制器控制二自由度機械手和三自由度并行機械手模擬系統(tǒng)，來驗證所提出增強型模糊滑?？刂破鞯挠行耘c實時性。②以模糊自適應(yīng)動態(tài)滑?？刂破鲗崿F(xiàn)對1/4車主動懸架系統(tǒng)的