[發(fā)明專利]基于兩種趨近律的滑??刂品椒?/span>有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811136551.5 | 申請日: | 2018-09-28 |
| 公開(公告)號: | CN108958042B | 公開(公告)日: | 2021-06-01 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 趙海濱;劉沖;陸志國;于清文 | 申請(專利權(quán))人: | 東北大學(xué) |
| 主分類號: | G05B13/04 | 分類號: | G05B13/04 |
| 代理公司: | 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109 | 代理人: | 劉曉嵐 |
| 地址: | 110819 遼寧*** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 基于 趨近 控制 方法 | ||
1.基于兩種趨近律的滑模控制方法,其特征在于,
步驟1:定義帶有建模不確定和外部干擾信號的二階非線性系統(tǒng):
其中,x1和x2為系統(tǒng)的狀態(tài)變量,x=[x1,x2]T,f(x,t)為連續(xù)函數(shù),t為時間;Δf(x)為建模不確定,d(t)為外部干擾信號,u(t)為控制輸入;建模不確定Δf(x)和外部干擾信號d(t)均有界,即:
|Δf(x)|+|d(t)|≤d1 (2)
其中,d1為建模不確定和外部干擾信號的上界,且d1≥0;
步驟2:設(shè)計(jì)滑模面,并分別采用變速率指數(shù)趨近律和雙冪次趨近律設(shè)計(jì)滑??刂破?;
設(shè)計(jì)滑模面為s1與s2:
s1=s2=x2+cx1 (3)
其中,c為常數(shù),且c>0;
在滑??刂破鞯脑O(shè)計(jì)中,采用的變速率指數(shù)趨近律為
其中,λ0為常數(shù),且λ0≥0,λ2≥d1,λ1與λ2分別為變速率指數(shù)趨近律參數(shù),參數(shù)λ1根據(jù)狀態(tài)變量x1和x2絕對值的大小進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整,并最終趨近于λ0,s1對應(yīng)的符號函數(shù)為sgn(s1);
采用公式(4)的指數(shù)趨近律時,滑??刂破髟O(shè)計(jì)為u1:
u1=-(cx2+f(x,t)+λ1s1+λ2sgn(s1)) (5)
在滑模控制器的設(shè)計(jì)中,采用的雙冪次趨近律為
其中,k1>0,k2>0,α>1,0<β<1,k1與k2分別為雙冪次趨近律參數(shù),α與β分別為雙冪次趨近律冪指數(shù)參數(shù),s2對應(yīng)的符號函數(shù)為sgn(s2),當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)遠(yuǎn)離滑模面,即|s2|>1時,雙冪次趨近律的收斂速度高于指數(shù)趨近律;當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)接近滑模面時,雙冪次趨近律的收斂速度低于指數(shù)趨近律;
采用公式(6)的雙冪次趨近律時,滑??刂破髟O(shè)計(jì)為u2:
u2=-(cx2+f(x,t)+k1|s2|αsgn(s2)+k2|s2|βsgn(s2)) (7)
步驟3:設(shè)計(jì)滑模控制器的切換規(guī)則,通過滑模面絕對值的大小進(jìn)行滑??刂破鞯那袚Q;
滑??刂破鞯那袚Q規(guī)則設(shè)計(jì)為:
其中,u1為公式(5)的控制器,u2為公式(7)的控制器,M為使能信號,且初始值為1,滑模面s1和s2在初始時刻相等,即s1(0)=s2(0);
步驟4:基于滑??刂破鞯那袚Q規(guī)則,分別采用變速率指數(shù)趨近律滑??刂破骱碗p冪次趨近律滑??刂破鳎瑢в薪2淮_定和外部干擾信號的二階非線性系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于兩種趨近律的滑??刂品椒?,其特征在于,在公式(5)中所述滑模控制器中符號函數(shù)sgn(s1)的表達(dá)式為在公式(5)的滑??刂破髦写嬖诜柡瘮?shù)sgn(s1),會使控制器不連續(xù),出現(xiàn)抖振現(xiàn)象,為了削弱抖振的影響,采用雙曲正切函數(shù)tanh(s1/δ)代替符號函數(shù)sgn(s1)后,公式(5)的滑??刂破鳛椋?/p>
u1=-(cx2+f(x,t)+λ1s1+λ2tanh(s1/δ)) (9)
其中,雙曲正切函數(shù)tanh(s1/δ)的表達(dá)式為:
其中δ為常數(shù),且δ>0。
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