一种解决输出超调问题的滑模流形新算法
关键字:应用
王军霞,朱群雄,耿志强
北京化工大学信息科学与技术学院,,北京
摘 要:为解决由极点配置方法构造的滑模切换面会引起系统输出超调这一问题,设计一种新型滑模控制器,并将其用于三容水箱的液位控制系统中。该控制器的设计包括两个相对独立的部分:滑模面的定义及切换控制律的设计。对滑模面的定义,首先解释了滑模面增益参数的选择与产生输出超调问题之间的关系,然后从积分饱和问题以及系统动态特性出发,给出了避免输出引发超调现象的解决方法;对切换控制律的设计,提出了一种新的控制律切换向量算法,该算法使得系统在避免产生强抖振的前提下快速收敛到滑模面。仿真实验表明提出方法能有效地避免输出超调,并且很好地抑制了抖振的发生,有较好的应用前景。
关 键 词:滑模变结构;极点配置;积分饱和;抖振;液位控制系统
1 引 言
滑模变结构控制(SlidingModeControl,SMC)作为一种非线性控制,因其内在的对匹配干扰的绝对鲁棒性,近年来成为控制理论界关注的焦点。滑模变结构控制理论的突出优点还有算法实现简单易行且滑动模态的动态行为可以用降阶的状态表征[12],滑模控制器的设计包括滑模面的设计以及滑动模态控制律的设计,针对这2个独立设计的部分,国内外学者也提出了很多新的思想和方法[36]。极点配置方法是滑模面设计的常用方法之一,该方法充分利用了滑动模态的动态行为可以用降阶的状态表征这一优势,通过配置极点可以自由的选择滑模面增益。众所周知,若滑模控制器的到达条件没有考虑到执行器的限制问题,那么执行器的限制问题会引发积分饱和现象[7]。然而,滑模面可调未知增益参数的选取也会引起积分饱和现象[8]。为解决这一问题,设计了一种可以削弱抖振现象的滑模控制器,并将其应用在三容水箱液位控制系统中。
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