模糊滑模控制提升跷跷板系统稳定性与鲁棒性研究

在"基于模糊滑模控制的跷跷板控制系统设计"的研究中，主要探讨了如何解决跷跷板系统这种典型的非线性、强耦合、对干扰敏感且模型复杂的实际应用问题。跷跷板系统由小车、直流伺服电动机、电位计和三角体构成，其平衡控制的关键在于通过小车移动来实现。系统的特点使得传统的变结构控制（如滑模控制）存在抖振问题，这可能影响系统的稳定性和性能。 为了克服这些问题，研究者引入了模糊滑模控制策略。模糊控制能够提供一种适应性强、易于调整的控制方式，它能够软化控制量，从而改善滑模控制的滑动模态品质，并有效地抑制抖振现象。模糊控制通过模糊规则集和隶属函数来处理不确定性，使得系统能够在复杂环境中表现出较高的控制精度和鲁棒性。 设计过程中，首先构建了跷跷板系统的数学模型，通过拉格朗日力学原理，将系统的动能和势能转化为状态方程。接着，针对滑模控制的抖振问题，设计了一种模糊滑模控制器，该控制器结合了滑模控制的优点（快速响应和强鲁棒性）与模糊控制的优势（处理复杂环境和不确定性的能力），以实现更稳定的平衡控制。 总结来说，本文的核心内容是针对跷跷板系统的复杂性，通过模糊滑模控制技术改进了传统滑模控制的不足，提升了系统的稳定性和控制性能，为实际应用中的跷跷板控制系统提供了有效的解决方案。这项工作对于理解和优化非线性系统的控制有着重要的理论和实践意义。