离散时间滑模控制与抗干扰策略

"离散滑模控制.pptx" 离散滑模控制是一种在离散时间域中实现的控制策略，旨在应对系统参数变化和外部干扰。这种控制方法由Vadim I. Utkin首次提出，其核心在于设计一个滑模面，使得系统状态能够从任意初始状态滑向该滑模面上，实现对系统性能的鲁棒控制。高为炳院士则引入了趋近律的概念，使得系统能够更快地达到滑模面，同时减少了控制过程中可能出现的抖振现象。 离散时间滑模控制在设计时，需要考虑到控制系统仅在采样瞬间改变，然后在整个采样周期内保持不变。这种零阶保持特性是离散系统的一大特点。在实际应用中，离散滑模控制常用于智能生产、航空航天和污水处理等领域，因为它具有响应速度快、无需在线系统辨识、对外部匹配扰动和参数摄动具有不变性的优势。 在离散滑模控制中，设计的关键在于满足到达条件，即确保系统状态能够在有限时间内滑到滑模面上。这通常涉及到等式和不等式的设置，以确保系统能够正确地趋向滑模面。为了克服离散化带来的抖振问题，研究者们提出了多种趋近律设计方法，包括参数动态调整、干扰补偿项的加入以及符号函数项的改进。 参数动态调整是通过实时调整控制器参数来改善系统性能，以减少抖振并优化暂态响应。例如，S. Chakrabarty和B. Bandyopadhyay在2015年的Automatica期刊上提出了一种通用的趋近律，通过动态调整参数来增强离散时间滑模控制的性能。 另一方面，加入干扰补偿项是另一种有效的策略，旨在抵消系统中可能存在的未知干扰。Y. Niu, D. W. C. Ho, 和 Z. Wang在2010年的IET Control Theory and Applications期刊上展示了如何通过改进趋近律来改善离散时间系统的控制性能，特别是在干扰补偿方面取得了进展。 除了以上所述的方法，还有许多其他改进趋近律的策略，如采用不同的滑模函数、切换规则和控制输入设计等。这些方法都在一定程度上提高了系统的稳定性和抗干扰能力，使离散滑模控制成为解决复杂系统控制问题的一个有力工具。 总结来看，离散滑模控制是面对不确定性、干扰和非线性问题的一种强大控制策略。通过对趋近律的精心设计和不断改进，可以有效地减少抖振，提高控制精度，使得离散时间滑模控制在各种工程领域中得到广泛应用。未来的研究将继续关注如何进一步优化趋近律，以适应更复杂的系统环境和更苛刻的控制要求。