基于Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模鲁棒控制器设计及应用

2012年03月13日15:55:12 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：航天

曲　鑫，任　章
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京

摘　　　要：为了有效地消除被控系统中高度非线性，强耦合及参数不确定性对于控制系统所造成的影响，设计了Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模变结构动态逆控制方法。该方法通过引入一种增广滑模超平面，给出任意阶系统选择Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模面的具体数学表达式，并基于李雅普诺夫稳定性理论得出相应控制器，保证了输出跟踪误差能够在有限的时间内达到零，并且误差趋于零的时间可以根据情况任意设置。并以高超声速飞行器为例，设计了基于高超声速飞行器纵向模型的Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑膜鲁棒控制器，使其能够在高度非线性、多变量和不稳定特性作用下，跟踪高度和速度指令。较后的仿真结果表明，采用Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模与动态逆相结合的控制方法，有效的弥补了非线性动态逆需要精确模型的缺点，有效地改善了整个控制系统的性能，使系统具有良好
的鲁棒性。

关　键　词：鲁棒控制；Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模；动态逆；高超声速

１　引　言
由于建模理论和数学手段的限制，复杂实际对象的精确数学模型往往难以建立，不可避免地存在建模误差，并且在实际运行过程中，还存在着内部结构和参数的未知变化以及外部干扰等因素，这些都构成了系统的不确定性。滑模变结构控制以快速响应以及满足一定条件下对于系统参数变化和扰动不敏感而在鲁棒控制理论中闻名［１］。近年来，为了获得更好的控制性能，一些学者提出了Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模（ＴＳＭ）控制策略。ＴＳＭ采用非线性滑模超平面，而不是采用一般的线性滑模超平面［２］，可以使系统在有限的时间到达平衡点［３］。然而，对于一般的非线性系统，如何设计ＴＳＭ控制器依然是一个问题。非线性动态逆已经被研究了数十年的时间，采用动态逆的方法可以抵消控制系统非线性的负面影响，但动态逆方法依赖于精确地对象动力学模型。为了弥补这点不足，本文采用了与Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模相结合的方法。

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