《滑模变结构控制技术发展综述》5100字.docx

滑模变结构控制技术发展综述

目录

TOC\o1-2\h\u22271滑模变结构控制技术发展综述 1

213221.1滑模变结构控制简介 1

327351.2滑模变结构控制发展史 2

12718①1957—1962年 2

25035②1962—1970年 2

31818③1970年以后 2

312221.3滑模控制理论研究方向 4

287741.3.1抖振产生的主要原因 4

312071.3.2消除抖振的方法 5

95691.3.3局限性 8

244911.4滑模变结构控制的优缺点 9

318941.5重要意义 9

1.1滑模变结构控制简介

在50年代末，前苏联Emelyanov等人最先提出滑模变结构的控制的理论，之后经Utkin等人进一步讨论研究从而使一类非线性控制系统的综合设计方法被完善，它属于变结构控制系统的控制策略的其中之一。通过不连续性的控制，即随时间不断变化的系统“结构”的开关特性是这种管理控制发展策略与常规进行控制的根本区别。该控制技术特性分析的特点是可以通过强迫管理系统在规定时间内沿规定的状态进行低幅度、高频率的上下运动，这种运动就叫“滑动模态”或者“滑模”运动。这是一种可以改变的滑模，系统参数和扰动都是与它毫无关系的。这样，较好的鲁棒性就被滑模的运动系统所拥有。

滑模变结构控制系统是指存在这样一个(或几个)切换函数，当系统的状态可以够到切换函数的数值时，系统设计就可以其中一个结构被另外一个经济结构的系统所取代。

1.2滑模变结构控制发展史

滑模变结构控制系统在20世纪50年代被提出。历经几十年的发展，相对独立的分支已经形成，而且也产生了一种适用任何自动控制系统的设计方法。并且在实际进行的项目中循序渐进的发展从而被推广使用。举个例子，例如电机与电力管理系统的内部控制、机器人控制、飞机的控制、卫星姿态控制等。这种管理控制研究方法可以通过切换内部控制量，从而使系统工作状态沿着滑模面滑动。因此，滑模变结构在学术界和科技研究领域流行起来。

变结构控制的发展过程大致可分为三个阶段∶

1957—1962年

这期间是属于研究的初级阶段。在20世纪50年代，变结构控制的概念由前苏联的学者Utkin和Emelyanov提出，二阶线性系统是当时基本的研究对象。

1962—1970年

20世纪60年代，高阶线性系统开始被学者进行研究。研究了在线性切换函数下，高阶线性系统的控制问题。

1970年以后

在线性空间中，线性系统的变结构控制被研究。主变结构进行控制对摄动及干扰技术具有不变性成为了主要研究的结论。1977年，一篇有关变结构方面的综述论文[10]由V.1.Utkin发表，溶模有关变结构控制VSC和滑模控制SMC的方法被提出。由此往后，变结构控制的研究兴趣成倍的增长，多维变结构系统以及多维滑模被各国学者开始研究。滑移模式控制被从工程学角度进行精准的分析和评价，而且连续系统抑制抖动的七种解决方案也被分析，离散系统三种情况的滑动模具设计被分析，为滑动模式控制在工程中的实际应用提供了使人受益匪浅的理论指导[11]。

在变结构控制的研究中，滑动模态上主要存在着焦点问题。中国学者高为炳院士等首先提出了趋近律的概念[12]。

变结构系统理论作为一种求解复杂非线性系统综合问题的综合方法，越来越受到人们的重视。然而，滑模变结构对系统参数摄动和外部摄动的不变性是通过被控量的高频抖振来交换的。在实际应用中，高频抖动在理论上是无限快并且没有执行器可以实现它。与此同时，该高频输入可以很容易地激发该系统的未建模特性，从而影响系统的控制性能。因此，抖振现象给变结构控制在系统中的应用带来了经济上的困难。

由于变结构系统的滑模的不变性被人们认识并了解，这种理想的鲁棒性对于工程应用来说，非常的有吸引力。精密伺服系统具有许多不利于控制系统设计的因素，例如非线性因素，外部干扰和参数扰动。离散滑模变结构控制由于企业自身的缺点，很难直接应用于精密伺服系统的设计上，由控制技术输出的高频振动会损坏在伺服系统中的电机和其他相关设备[13]。为了将数据离散滑模变结构内部控制技术应用到伺服信息系统中，以真正发挥其强大的鲁棒性，有必要对传统的离散滑模变结构控制问题进行管理和改进，并找到解决方法。颤动现象提高了对离散滑模控制器的研究，在一定程度上减少了有害的颤动，从而确保了滑模控制的不变性。因此，改进传统的离散滑模变结构控制并减少颤振[14]已成为研究的重点。

1.3滑模控制理论研究方向

1.3.1抖振产生的主要原因

（1）时差开关：在开关表面附近，由于开关的时差，对状态的控制功能的确切变化延迟一定时间：此外，由于控制量的振幅随着状态