| 【中文题名】 | 滑模预测变结构控制及其在倒立摆系统中的应用 |
| 【英文题名】 | Variable Structure Control Based on Sliding Mode Prediction for Inverted Pendulum Systems |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 滑模预测,离散变结构,趋近律设计,抖振抑制,倒立摆系统, |
| 【英关键词】 | Sliding mode prediction,discrete variable structure,reaching law,chattering elimination,inverted pendulum systems, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化基础理论>自动控制理论>> |
| 【论文摘要】 |
滑模变结构控制因其对匹配的不确定性和外部干扰具有绝对的鲁棒性和完全自适应的特点，得到了广泛的重视和研究，成为了非线性控制理论的一个重要分支。近年来，为了改进滑模变结构控制的缺点，使其能够更多地应用于实际生产中，越来越多的学者将滑模变结构控制理论与其他控制理论相结合。滑模预测变结构控制是将预测控制的思想引入到滑模变结构中，利用预测控制中的滚动优化和反馈校正来优化滑模轨迹的到达过程，最终达到削弱抖振和增强鲁棒性的目的。本论文在前人的研究工作和实际例子的基础上，对滑模预测变结构控制的若干问题进行了较为深入的研究，其中包括：
(一)针对传统离散变结构趋近律方法具有抖振严重的缺陷，提出了一种新的离散趋近律，证明了该趋近律对于确定和不确定系统的良好收敛性，最后通过仿真表明了该趋近律具有强抖振消弱能力和一定的鲁棒性。
(二)介绍了滑模预测控制器的设计方法以及其参数确定的顺序，并构造了一系列滑模预测模块用于实现实际系统的Simulink实时仿真，最后通过例子验证了滑模预测控制方法在系统具有不确定性和外部干扰较大时比传统变结构方法的控制稳态误差小，鲁棒性强。
(三)针对一级倒立摆系统，运用滑模... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-6 |
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目录 |
6-8 |
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第1章 绪论 |
8-17 |
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1.1 引言 |
8-9 |
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1.2 滑模变结构控制基本原理 |
9-13 |
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1.2.1 滑模面的设计 |
9-11 |
|
1.2.2 滑模趋近律的设计 |
11-12 |
|
1.2.3 滑动模态的鲁棒性 |
12-13 |
|
1.3 滑模变结构控制发展与现状 |
13-15 |
|
1.4 论文的主要内容和结构 |
15-17 |
|
第2章 离散线性系统的变结构控制 |
17-29 |
|
2.1 引言 |
17-18 |
|
2.2 确定性系统的离散变结构控制 |
18-20 |
|
2.3 不确定性系统的离散变结构控制 |
20-23 |
|
2.4 仿真研究 |
23-28 |
|
2.5 小结 |
28-29 |
|
第3章 一种基于改进参考轨迹的滑模预测变结构控制算法 |
29-40 |
|
3.1 引言 |
29-30 |
|
3.2 滑模预测变结构控制 |
30-35 |
|
3.2.1 滑模预测模型 |
30-32 |
|
3.2.2 滑模参考轨迹 |
32 |
|
3.2.3 滑模预测控制律 |
32-33 |
|
3.2.4 滑模预测参数的选择 |
33-35 |
|
3.2.4.1 预测时域 |
33-34 |
|
3.2.4.2 控制时域 |
34 |
|
3.2.4.3 误差加权矩阵 |
34 |
|
3.2.4.4 控制加权矩阵 |
34 |
|
3.2.4.5 参数确定总结 |
34-35 |
|
3.3 滑模预测模块的构造 |
35-37 |
|
3.3.1 参考轨迹模块 |
35 |
|
3.3.2 滑模预测值反馈校正模块 |
35-37 |
|
3.4 仿真研究 |
37-39 |
|
3.5 小结 |
39-40 |
|
第4章 一级倒立摆系统基于滑模预测变结构的控制研究 |
40-51 |
|
4.1 引言 |
40-41 |
|
4.2 一级倒立摆系统结构及描述 |
41-43 |
|
4.2.1 系统结构 |
41 |
|
4.2.2 数学模型 |
41-43 |
|
4.2.2.1 非线性模型 |
41-42 |
|
4.2.2.2 平衡点附近线性化模型 |
42-43 |
|
4.3 一级倒立摆系统控制器的设计 |
43-44 |
|
4.3.1 滑模预测平衡控制器 |
43-44 |
|
4.3.2 摆动控制器 |
44 |
|
4.4 实验研究 |
44-50 |
|
4.4.1 平衡控制 |
44-49 |
|
4.4.2 自举控制 |
49-50 |
|
4.5 小结 |
50-51 |
|
第5章 二级串联倒立摆系统的滑模预测变结构控制研究 |
51-58 |
|
5.1 引言 |
51 |
|
5.2 二级串联倒立摆系统结构及描述 |
51-54 |
|
5.2.1 系统结构 |
51-52 |
|
5.2.2 数学模型 |
52-54 |
|
5.3 实验研究 |
54-57 |
|
5.4 小结 |
57-58 |
|
第6章 总结与展望 |
58-59 |
|
参考文献 |
59-65 |
|
图表目录 |
65-67 |
|
致谢 |
67-68 |
|
作者简介 |
68 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.389188 |
