滑模变结构控制的原理PPT.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.19M 资料格式：pdf 举报版权申诉

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第1页.png

第1页 / 共8页

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第2页.png

第2页 / 共8页

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第3页.png

第3页 / 共8页

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第4页.png

第4页 / 共8页

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第5页.png

第5页 / 共8页

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第6页.png

第6页 / 共8页

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第7页.png

第7页 / 共8页

qq1187144232-10842980-4744300845383500263.pdf-第8页.png

第8页 / 共8页

文本预览

可變結構控制系統可變結構控制可變結構系統(Variable Structure System，VSS) 是一種很特殊的控制系統，它與傳統控制系統不同之處，正如其名，係允許控制系統之結構在暫態過程中改變，使整個控制系統之特性得結合不同結構的固有特徵，以獲得良好的動態及靜態特性。(大約西元1950年，前蘇聯學者Utkin發展) 可變結構控制法則當系統相平面(Phase Plane)上之代表點(Representative Point)移動橫過某一固定曲面(Hypersurfaces)時，控制系統之結構即隨之改變。曲面型式常依系統之型式而定，當橫過曲面時，系統即被設計在滑動模式(Sliding Mode)，系統之結構以無限頻率作改變，而代表點沿一交換線(Switching Line)趨近原點。當工作在滑動模式時，系統之工作特性可較不受系統參數變化及外來干擾所影響，而且具有較快響應速度及較好之暫態響應。何時使系統之結構因代表點橫過交換線而改變?一般係以誤差信號及其導數加以判定。可變結構控制優點傳統控制系統往往很難同時獲得優良的動態及靜態特性，此類困擾可利用可變結構控制系統予以解決，以得到較快之響應，但不致於有嚴重之過衝量 (Overshoot)及穩態誤差(Steady-State Error) 。 1

二階系統之可變結構系統簡介一般可變結構控制系統之設計係在選擇一適當的切換曲面及系統結構以合乎所要求之控制特性，為瞭解可變結構控制系統之真義及設計，先以簡單二階系統作開端，因為二階系統之動態可以其相平面來觀察，故先將其所有可能之形式加以列舉，以便往後分析之用。二階系統之相平面(Phase Portrait) 固定系統係數零輸入之二階系統可以描述，其中為誤差訊號 x 之增益值且為阻尼係數(Damping Coefficient)，不同之與值，其相平面之軌跡亦不同。 x2 x1 結論:斜率為負( )之直線族，代表點在經過原點之直線為漸進穩定(Asymptotically Stable) ，其餘線上則有穩態誤差。 2 0)()()(12txatxatx1a2a1a2a)0,0(0,0)1(2121aa212122222112ThenandIf0)()(adxdxxaxaxxxxxtxatx2a

結論:斜率為正之直線族，為不穩定系統。 x2 結論:軌跡為拋物線(Parabolas)，具有兩條漸近線，系統為漸進穩定。 x2 x1 x1 結論:軌跡亦為收斂之拋物線，具有一條漸近線，系統為漸進穩定。 x2 結論:軌跡為螺旋形(Spiral)，系統為全域漸進穩定(Global Asymptotically Stable)。 x2 x1 x1 3 )0,0(0,0)2(2121aa)valuereal:,(0)3(2121011xx022xx)valuereal:,(0)4(21210xx0)Re(),Re(andconjugatecomplexare,)5(2121

結論 : 軌跡為擴大螺旋形 (Expanding Spiral)，為不穩定系統。 x2 結論:假設a1>1或a1<1，軌跡為橢圓形 (Ellipse) ，假設 a1=1 ，軌跡為圓形 (Circular) 。 x2 x1 x2 結論:軌跡為拋物線(Parabolas)，具有兩條漸近線，為不穩定系統。 x2 x1 x1 x1 x2 x1 4 0)Re(),Re(andconjugatecomplexare,)6(2121)0,0(imaginarypureare,)7(1221aa0)()(1txatx11a11a11a)valuereal:,(0)8(2121011xx022xx

結論:軌跡為發散之拋物線，具有一條漸近線，為不穩定系統。 x2 結論:軌跡為雙曲線(Hyperbola)，具有兩條漸近線，為不穩定系統，但代表點可延其中一條漸近線趨近原點。 x2 x1 x1 註解：只要是偏心率不同之兩個形式之相平面，即視之為結構不同之系統，換句話說，只要是特徵根不同則稱之為不同之結構，就算具有相同收斂或發散系統特性，亦屬於不同之結構。 5 )valuereal:,(0)9(21210xx)valuereal:,(0,0)10(2121011xx022xx

x2 可變符號迴授系統 x r + _ y x1 當開關位置為1時，此零輸入(r=0)系統可以下式描述當開關位置為2時，此零輸入(r=0)系統可以下式描述 Position 1 +1 -1 Position 2 x2 x2 y x1 x1 6 2sa0a122112,Let)()()(0axxxxyxtaytaxtyyxsayx0))((0))(()(,Let)()()()(02122112yayyayyasasyasaxxxxyxtaytaxtyyxsayx0121xax0122xax0122xax

滑動模式控制(Sliding-Mode Control，SMC) 根據滑動模式理論，滑動模式的產生，基本上可以歸納出兩個程序，首先是選定滑動平面函數S(X) 後，系統的狀態空間會被滑動平面 S(X)=0 分隔成 S(X)>0 及 S(X)<0 的兩個子空間，當系統在滑動平面之外時，應確保所有軌跡在有限時間內接觸到此滑動平面，這接觸過程即稱為迫近模式 (Reaching Mode)，其次當系統進入此滑動平面後，應保證不再離開並朝向目標點逼近，這個過程即稱為滑動模式(Sliding Mode)，如此才能達成控制目標。迫近模式滑動模式滑動平面 S(X)=0 步驟一：選定滑動平面函數，使得系統軌跡在滑動模式時能滑向控制目標點。(等效控制律) 步驟二：決定控制法則，使得系統軌跡在有限的時間內接觸到滑動平面，產生滑動模式。(迫近控制律) 7 XX

例題：假若馬達參數給定為J=0.239、B=0.267以及 kT=0.4851，嘗試以滑動模式控制器控制馬達轉角位置從 0 rad 轉至 0.1256 rad，並利用Matlab軟體撰寫模擬程式探討其控制特性。 _ + _ SMC 滑動模式控制 + 定義誤差函數定義滑動平面設計等效控制律問題：1. dS/dt = 0 並不代表代表點(軌跡) 停留在滑動平面上(迫近控制)。2.若系統發生外來負載干擾情況(TWL不為零)，等效控制律無法使得系統漸近穩定(強健控制)。整體控制律設計為，其中為等效控制律且為迫近控制律(或強健控制律)。將等效控制律代入系統方程式(TWL=0)可得 8 )(sd)(sIaTkBJs1)(sTWL)(sms1)(sm)(sTemJTIJkJBTBJTIkWLaTmmWLmmemaT)()()(tttemd0),()()(tetetS0)(0WLTtS)]()()([)(0)()()()()()]()([)()()(tetJBtkJtItetIJktJBttetttetetSmdTeqeqTmdmd0)()()()()(tetetettdmseqaIIIsIeqIJTKtSKkJIWLTs)),(sgn(0)()()()(5.0)(2tStStVtStV0)(][)(tSJTKtVWL

分享到：

赞收藏

资料库

滑模变结构控制的原理PPT.pdf

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料