改进全局滑模控制及应用研究

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滑模变结构控制作为现代控制理论中的重要分支之一,以其物理实现简单、对系统内部参数的不确定性以及外部干扰不敏感的优点在线性系统和非线性系统的控制中得到了广泛应用。传统滑模控制的响应可分为趋近模态和滑动模态,然而系统对于不确定性的鲁棒性只体现在滑动模态,也就是并不具有全程的鲁棒性。全局滑模控制方法通过引进全程时变因子使系统从一开始便落到滑模切换面上从而实现了被控系统的全程鲁棒性,但是在全局滑模切换面的演变过程中只有时间趋近于无穷时才能实现完全转变。本文针对全局滑模控制中所出现的动态滑模面不能在有限时间内演变为传统线性滑模面的缺点,提出了一种改进的全局滑模控制策略,所设计的动态滑模切换面中的非线性函数将普通全局切换面中的单项衰减函数替换为三项一阶可导的指数衰减函数的和,设计出的新函数能在指定时刻衰减为0,从而保证了有限时间内滑模切换面向传统线性切换面的转换,在保证系统全局鲁棒性的基础上有效减少了过渡时间,从而能加快系统的动态响应速度,缩短收敛时间。以n阶不确定连续系统为被控对象设计了改进的等效全局滑模控制律,并选取Lyapunov函数对其控制器的稳定性进行证明。为验证本文所提出的控制策略在实际中的应用,将所设计的改进全局滑模控制律应用到电力系统的混沌控制以及不确定性迟滞混沌神经元/网络与确定性迟滞混沌神经元/网络的同步控制中,并通过对比仿真实验分别验证了本文所提方法相较于普通全局滑模控制方法的优越性。在被控对象为连续系统的基础上进一步探索,将本文所提方法应用到离散时间系统中,重新构造了离散形式的衰减函数,并设计了基于指数离散趋近律的改进全局滑模控制律,通过仿真实验同样验证了其可行性。
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