论文摘要
滑模变结构控制出现在50年代,由于变结构系统的滑动模态运动对系统的参数摄动、外界的扰动、系统不确定模态和模型不确定性具有不变性,也就是完全鲁棒性,滑模变结构控制才引起了人们的极大关注。它的不足主要是当系统运动状态在到达滑动平面后,会在滑动平面附近产生高频抖振,同时系统的控制量也产生高频振荡。为了解决这一问题,许多其他的先进控制技术如自适应控制、模糊控制、神经网络等也被综合应用到滑模变结构控制系统的设计中。论文的具体工作如下:第一,本文在参考大量的国内外文献的基础上,分析了滑模变结构控制的基本原理以及基本概念,总结了滑模变结构控制的发展历史、现状和发展前景。第二,本文针对一类n阶非线性系统,将模糊控制和传统的滑模变结构控制相结合,构成了模糊滑模变结构控制,从而抑制了滑模变结构控制中所固有的抖振现象。同时本文给出了自适应模糊滑模变结构控制算法,并从李亚普诺夫理论的角度给出了算法的证明,在该算法中,自适应律用来在线动态调整控制规则,从而降低了模糊控制器设计中人为因素的限制。通过仿真实验证明了该自适应模糊滑模变结构控制算法的鲁棒性和优越性。第三,针对一类未知的单输入单输出仿射非线性系统,提出了一种基于神经网络的滑模自适应控制方法。该方法利用神经网络学习系统中的非线性函数,神经网络的权值由Lyapunov稳定性理论导出,并且在线调整;考虑到网络逼近误差和外部干扰的存在,文中利用滑动模态对参数和扰动不敏感的特点,实现了系统的鲁棒输出跟踪。第四,滑模变结构控制由于算法简单,对系统参数和外部扰动具有不变性等优点,因此非常适合于机器人控制。本文首先针对机器人设计了一种全局快速终端滑模控制器。快速终端滑模控制综合了终端滑模和传统线性滑模的优点,能在有限时间内到达平衡点,并降低系统稳态误差。其次提出了一种基于滤波的机器人模糊滑模变结构控制方法。首先通过利用一阶滤波器抑制机器人滑模变结构控制中控制力矩的高频抖振,其次利用模糊控制和全局滑模变结构控制的方法来抑制系统在滑动模态阶段的抖振。并通过仿真证实了上述方法的有效性。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 滑模变结构控制理论的介绍1.1.1 滑模变结构控制理论的起源和背景1.1.2 滑模变结构控制研究的发展历史和现状1.1.3 滑模变结构控制理论的特点1.2 目前滑模控制设计中存在的问题1.2.1 滑模控制器的设计要求1.2.2 计算机实现滑模控制算法存在的问题1.3 本论文的研究意义及研究内容1.3.1 研究意义1.3.2 研究内容第二章 滑模变结构控制和模糊逻辑控制的基础理论2.1 滑模变结构控制系统的基本原理与设计方法2.1.1 滑模变结构控制的基本概念2.1.2 滑动模态的数学描述2.1.3 滑动模态的存在和到达条件2.1.4 滑模变结构控制匹配条件及不变性2.1.5 滑模变结构控制系统的抖振问题2.1.6 滑模控制系统的设计过程2.2 模糊控制基本理论2.2.1 模糊控制方法的特点2.2.2 模糊控制工作原理2.3 本章小结第三章 一类非线性系统的模糊滑模控制3.1 引言3.2 基于模糊切换增益调节的全局滑模控制3.2.1 问题的描述3.2.2 全局滑模控制器的设计及稳定性分析3.2.3 模糊滑模控制器设计3.2.4 仿真实例3.2.5 结语3.3 自适应模糊滑模控制的设计3.3.1 模糊逻辑系统3.3.2 问题的描述3.3.3 自适应模糊滑模控制器的设计及稳定性分析3.3.4 仿真实例3.3.5 结语3.4 本章小结第四章 非线性系统基于神经网络的滑模自适应控制4.1 引言4.2 预备知识4.2.1 线性化反馈方法4.2.2 RBF 神经网络4.3 问题描述4.4 自适应神经滑模控制器设计4.5 仿真算例4.6 本章小结第五章 滑模变结构控制在机器人中的应用5.1 引言5.2 机器人控制的主要问题5.3 机器人的数学模型5.4 机器人的全局快速终端滑模控制5.4.1 引言5.4.2 快速终端滑模控制5.4.3 机器人全局快速终端滑模控制5.4.4 仿真实例5.4.5 结语5.5 基于滤波的机器人模糊滑模控制5.5.1 引言5.5.2 基于滤波的机器人滑模控制5.5.3 模糊滑模变结构控制器的设计5.5.4 仿真实例5.5.5 结语5.6 本章小结第六章 总结和展望致谢参考文献附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
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