输入受限非仿射非线性系统的二阶动态滑模控制

"一类输入受限的不确定非仿射非线性系统的二阶动态Terminal滑模控制策略" 在控制系统设计中，非线性系统的控制问题一直是个挑战，尤其是当系统受到输入约束、存在不确定性以及非仿射特性时。该文提出的控制方法主要针对这类复杂系统，旨在解决跟踪控制问题。作者张强、袁铸钢和许德智在《控制与决策》期刊2016年第9期上发表的研究工作中，提出了一个新颖的二阶动态Terminal滑模控制策略。 首先，研究中关注的系统是非仿射非线性的，并且存在输入饱和限制。输入饱和是指当输入信号超过系统允许的最大或最小值时，系统的实际响应不再随输入变化，这在实际应用中是非常普遍的现象。处理这个问题的关键在于设计控制器，使之在满足输入限制的同时，仍能有效地控制系统。 为了处理系统的不确定性和非仿射性，文章提出了一种全局适用的近似方法，可以在不牺牲模型精度的情况下工作。这种方法允许系统在保持其基本动态特性的同时，适应各种不确定性。 接下来，引入了小波小脑模型干扰观测器的设计，这是一个创新的工具，用于估计并逼近系统的复合扰动。小波小脑模型结合了小波理论的局部特性与大脑皮层和小脑的神经网络模型，能够高效地捕捉和预测动态系统的扰动，从而提高控制性能。 然后，通过构建辅助系统，研究人员分析了输入饱和如何影响跟踪误差。这一分析有助于理解系统在约束条件下的行为，为控制器设计提供了基础。 关键的贡献在于设计了基于PI滑模面的二阶动态Terminal滑模控制器。传统的滑模控制虽然具有快速收敛的特性，但常常伴随着剧烈的抖振现象。而二阶动态Terminal滑模控制则通过精心设计的滑模面和控制器，能够在保证控制性能的同时，显著减轻抖振问题，提高了控制品质。 最后，通过仿真结果验证了所提出方法的有效性。这些仿真展示了在输入受限条件下，即使面对不确定性和非线性，该二阶动态Terminal滑模控制器也能实现精确的跟踪控制，证明了其在实际应用中的潜力。 总结来说，这篇研究为非仿射非线性系统在有输入约束情况下的控制提供了一个有力的解决方案，特别是通过二阶动态Terminal滑模控制策略，成功地解决了抖振问题，增强了系统在复杂环境下的稳定性。这种方法对于工业自动化、机器人控制以及其他受输入约束的非线性系统领域有着重要的理论和实践意义。