滑模变结构控制讲课.pptx
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1、1.1 1.1 滑模变结构控制简介滑模变结构控制简介变结构控制(变结构控制(变结构控制(变结构控制(VSCVSCVSCVSC)概念)概念)概念)概念 本本本本质质质质上上上上是是是是一一一一类类类类特特特特殊殊殊殊的的的的非非非非线线线线性性性性控控控控制制制制,其其其其非非非非线线线线性性性性表表表表现现现现为为为为控控控控制制制制作作作作用用用用的的的的不不不不连连连连续续续续性性性性。与与与与其其其其他他他他控控控控制制制制策策策策略略略略的的的的不不不不同同同同之之之之处处处处:系系系系统统统统的的的的“结结结结构构构构”并并并并不不不不固固固固定定定定,而而而而是是是是在在在在动动动
2、动态态态态过过过过程程程程中中中中,根根根根据据据据系系系系统统统统当当当当前的状态有目的地不断变化前的状态有目的地不断变化前的状态有目的地不断变化前的状态有目的地不断变化。结结结结构构构构的的的的变变变变化化化化若若若若能能能能启启启启动动动动“滑滑滑滑动动动动模模模模态态态态”运运运运动动动动,称称称称这这这这样样样样的的的的控控控控制制制制为为为为滑滑滑滑模模模模控控控控制制制制。注注注注意意意意:不不不不是是是是所所所所有有有有的的的的变变变变结结结结构构构构控控控控制制制制都都都都能能能能滑滑滑滑模模模模控制,而滑模控制是变结构控制中最主流的设计方法。控制,而滑模控制是变结构控制中最
3、主流的设计方法。控制,而滑模控制是变结构控制中最主流的设计方法。控制,而滑模控制是变结构控制中最主流的设计方法。所所所所以以以以,一一一一般般般般将将将将变变变变结结结结构构构构控控控控制制制制就就就就称称称称为为为为滑滑滑滑模模模模控控控控制制制制(SMCSMCSMCSMC),为为为为了突出变结构这个特点,以下统称为了突出变结构这个特点,以下统称为了突出变结构这个特点,以下统称为了突出变结构这个特点,以下统称为滑模变结构控制滑模变结构控制滑模变结构控制滑模变结构控制。第1页/共23页1.1 1.1 滑模变结构控制简介滑模变结构控制简介滑动模态定义滑动模态定义 人人人人为为为为设设设设定定定定
4、一一一一经经经经过过过过平平平平衡衡衡衡点点点点的的的的相相相相轨轨轨轨迹迹迹迹,通通通通过过过过适适适适当当当当设设设设计计计计,系系系系统统统统状状状状态态态态点点点点沿沿沿沿着着着着此此此此相相相相轨轨轨轨迹迹迹迹渐渐渐渐近近近近稳稳稳稳定定定定到到到到平平平平衡衡衡衡点点点点,或或或或形形形形象象象象地地地地称称称称为为为为滑滑滑滑向向向向平平平平衡衡衡衡点点点点的的的的一一一一种种种种运运运运动动动动,滑滑滑滑动动动动模模模模态态态态的的的的”滑滑滑滑动动动动“二二二二字字字字即来源于此。即来源于此。即来源于此。即来源于此。系统结构定义系统结构定义系统结构定义系统结构定义 系系系系统
5、统统统的的的的一一一一种种种种模模模模型型型型,即即即即由由由由某某某某一一一一组组组组数数数数学学学学方方方方程程程程描描描描述述述述的的的的模模模模型型型型,称称称称为为为为系系系系统统统统的的的的一一一一种种种种结结结结构构构构,系系系系统统统统有有有有几几几几种种种种不不不不同同同同的的的的结结结结构构构构,就就就就是是是是说说说说它有几种它有几种它有几种它有几种(组组组组)不同数学表达式表达的模型。不同数学表达式表达的模型。不同数学表达式表达的模型。不同数学表达式表达的模型。第2页/共23页1.1 1.1 滑模变结构控制简介滑模变结构控制简介滑模控制优点滑模控制优点滑模控制优点滑模控
6、制优点 滑滑滑滑动动动动模模模模态态态态可可可可以以以以设设设设计计计计且且且且与与与与对对对对象象象象参参参参数数数数和和和和扰扰扰扰动动动动无无无无关关关关,具具具具有有有有快快快快速速速速响响响响应应应应、对对对对参参参参数数数数变变变变化化化化和和和和扰扰扰扰动动动动不不不不灵灵灵灵敏敏敏敏(鲁鲁鲁鲁棒棒棒棒性性性性)、无无无无须系统在线辨识、物理实现简单。须系统在线辨识、物理实现简单。须系统在线辨识、物理实现简单。须系统在线辨识、物理实现简单。滑模控制缺点滑模控制缺点滑模控制缺点滑模控制缺点 当当当当状状状状态态态态轨轨轨轨迹迹迹迹到到到到达达达达滑滑滑滑动动动动模模模模态态态态面面
7、面面后后后后,难难难难以以以以严严严严格格格格沿沿沿沿着着着着滑滑滑滑动动动动模模模模态态态态面面面面向向向向平平平平衡衡衡衡点点点点滑滑滑滑动动动动,而而而而是是是是在在在在其其其其两两两两侧侧侧侧来来来来回回回回穿穿穿穿越越越越地地地地趋趋趋趋近近近近平平平平衡衡衡衡点点点点,从从从从而而而而产产产产生生生生抖抖抖抖振振振振滑滑滑滑模模模模控控控控制制制制实实实实际际际际应应应应用用用用中中中中的的的的主主主主要要要要障障障障碍。碍。碍。碍。第3页/共23页1.2 1.2 滑模变结构控制发展历史滑模变结构控制发展历史2020世纪世纪5050年代年代:前前苏苏联联学学者者UtkinUtkin
8、和和EmelyanovEmelyanov提提出出了了变变结结构构控控制制的的概概念,研究对象:二阶线性系统。念,研究对象:二阶线性系统。2020世纪世纪6060年代年代:研研究究对对象象:高高阶阶线线性性单单输输入入单单输输出出系系统统。主主要要讨讨论论高高阶阶线线性性系系统统在在线线性性切切换换函函数数下下控控制制受受限限与与不不受受限限及及二二次次型型切换切换函数的情况函数的情况函数的情况函数的情况。19771977年年:UtkinUtkin发发表表一一篇篇有有关关变变结结构构控控制制方方面面的的综综述述论论文文,系统提出变结构控制系统提出变结构控制VSCVSC和滑模控制和滑模控制SMCS
9、MC的方法。的方法。第4页/共23页1.2 1.2 滑模变结构控制发展历史滑模变结构控制发展历史此此后后各各国国学学者者开开始始研研究究多多维维滑滑模模变变结结构构控控制制系系统统,由由规规范范空间空间扩展到了更一般的状态空间中。扩展到了更一般的状态空间中。我国学者贡献我国学者贡献:高高为为炳炳院院士士等等首首先先提提出出趋趋近近律律的的概概念念,首首次次提提出出了了自自由递阶的概念。由递阶的概念。滑滑模模控控制制对对系系统统的的参参数数摄摄动动和和外外部部干干扰扰的的不不变变性性是是以以控控制制量量的高频抖振为代价。的高频抖振为代价。第5页/共23页1.3 滑模变结构控制基本原理右端不连续微
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