基于滑模控制的可拓控制器设计

 根据滑模控制概念,提出一种新的可拓控制器。在控制策略设计上分为两个部分,第一个部分是根据系统已知部分设计滑模控制的等效控制,另一部分为鲁棒控制以解决系统的不确定性因素及外部干扰问题。
   首先,构造一基本可拓控制器,用所定可拓集的关联函数作为系统状态信息的评价指针,并在其中植入一组待调增益参数,经参数修正来综合滑模可拓控制的鲁棒控制(滑模的撞击控制),以保证系统的稳定性。最后以一个非线性控制系统的仿真为例来说明所设计的可拓控制器的控制性能。
   [关键词] 可拓集合;可拓控制;滑模控制;系统稳定性
   1 前言
   自1983年蔡文教授提出可拓集合理论后[1,2],可拓工程方法已成为实际工程应用上一重要的数值分析工具。近年来,该方法已成功地应用在最佳化处理、模式识别、系统辩识、分类器、决策与控制的分析设计上[3~9]。然而,如何依据设计者所定义的可拓关联函数,提出控制规律的设计方法,仍有待研究者参与探讨。所以在现有可拓概念的情况下,提出系统设计的思维策略,是值得加以重视和刻不容缓的工作。
   众所周知,滑模控制是一种鲁棒控制的方法,尤其是在模式的不确定性因素及外在的干扰状况下,可借指定的滑动面和迫使状态轨迹在面上的滑动达到抗干扰和满足低灵敏度要求[10,11]。笔者将滑模控制的设计策略植入可拓控制中,提出滑模可拓控制器的可行性结构。
   文中简述滑模控制,介绍可拓控制器的结构和基于滑模控制的可拓控制器的设计方法,并将所设计的控制规律应用在非线性的简单倒单摆系统上,以检验其控制性能。
   2 系统描述
   将滑模控制的设计方法引入可拓集,用以构建可拓控制器。
   设n阶动态系统为: