CN105843078A - 滑模控制方法及装置 - Google Patents
滑模控制方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105843078A CN105843078A CN201610347463.4A CN201610347463A CN105843078A CN 105843078 A CN105843078 A CN 105843078A CN 201610347463 A CN201610347463 A CN 201610347463A CN 105843078 A CN105843078 A CN 105843078A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alpha
- control system
- controlled variable
- centerdot
- quentity controlled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
本发明提供了一种滑膜控制方法及装置,该方法包括:获取控制***的切换项;根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;根据所述控制量,控制所述控制***。该方法将切换项包含在控制量的二阶导数中,使控制量是切换项的二次积分,控制量的变化速率是切换项的一次积分,切换项积分后变连续,即控制量和控制量变化速率均连续,使得该滑模控制方法适用于控制量及其导数不突变的过程控制,解决传统滑模控制量及其导数不连续的缺点,解决了控制***非线性、模型不准确的情况下滑模控制中存在的抖振问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理领域,尤其涉及一种滑模控制方法及装置。
背景技术
在自动控制行业中,研究人员研究了各种新型的滑模控制方法,如高阶滑模、终端滑模、自适应滑模、积分滑模等等,用以解决控制***模型不确定性以及参数不匹配等问题。滑模控制具有抖振的缺点,在解决抖振问题中,现有技术的无抖振全阶滑模控制方法中,控制量是连续的,其导数却因含有切换项所以是不连续的。但在实际过程控制中,当控制量为位置控制时,例如阀门的开度是连续的,其阀门开度速度也不可能突变,无抖振全阶滑模控制方法在处理这种过程控制时不能很好地适用。
发明内容
本发明的目的是提供一种滑模控制方法及装置,旨在解决控制***非线性、模型不准确的情况下滑模控制中存在的抖振问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种滑模控制方法,包括:
获取控制***的切换项;
根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
根据所述控制量,控制所述控制***。
在此基础上,进一步地,所述根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项的步骤,具体为:
根据所述切换项确定控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
根据所述控制量,选取李雅普诺夫函数,判断控制***的李雅普诺夫稳定性;
当该控制***李雅普诺夫稳定时,输出所述控制量。
在此基础上,进一步地,所述李雅普诺夫函数V(s)为:V(s)=(1/2)s2,其中s为控制***的滑膜动态函数。
在上述任意实施例的基础上,进一步地,所述控制量u为:
u=b(x,t)-1(ueq+un),
其中,n为非线性控制***的阶数,x=[x1,x2,…,xn]T为状态向量,x和u满足:
t为时间,f(x,t)和b(x,t)为非0的控制***状态函数,d(x,t)为控制***的不确定性变量,且|d(x,t)|≤dmax,kd和dmax为正常数;
ci和αi(i=1,2,…,n)均为正常数;ci需要保证多项式pn+cnpn-1+…+c2p1+c1满足施瓦茨不等式,即此多项式的特征根位于复平面的左半平面,p∈(-∞~+∞);αn为:
v为该控制过程中的切换项,v=-(kd+kT+η)sgn(s),T和η是正常数,kT和T满足kT≥Tdmax,s为控制***的滑膜动态函数。
在此基础上,进一步地,所述滑膜动态函数s为:
一种滑模控制装置,包括:
切换项获取模块,用于获取控制***的切换项;
控制量获取模块,用于根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
控制模块,用于根据所述控制量,控制所述控制***。
在此基础上,进一步地,所述控制量获取模块用于:
根据所述切换项确定控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
根据所述控制量,选取李雅普诺夫函数,判断控制***的李雅普诺夫稳定性;
当该控制***李雅普诺夫稳定时,输出所述控制量。
在此基础上,进一步地,所述李雅普诺夫函数V(s)为:V(s)=(1/2)s2,其中s为控制***的滑膜动态函数。
在上述任意实施例的基础上,进一步地,所述控制量u为:
u=b(x,t)-1(ueq+un),
其中,n为非线性控制***的阶数,x=[x1,x2,…,xn]T为状态向量,x和u满足:
t为时间,f(x,t)和b(x,t)为非0的控制***状态函数,d(x,t)为控制***的不确定性变量,且|d(x,t)|≤dmax,kd和dmax为正常数;
ci和αi(i=1,2,…,n)均为正常数;ci需要保证多项式pn+cnpn-1+…+c2p1+c1满足施瓦茨不等式,即此多项式的特征根位于复平面的左半平面,p∈(-∞~+∞);αn为:
v为该控制过程中的切换项,v=-(kd+kT+η)sgn(s),T和η是正常数,kT和T满足kT≥Tdmax,s为控制***的滑膜动态函数。
在此基础上,进一步地,所述滑膜动态函数s为:
本发明的有益效果是:
本发明提供了一种滑膜控制方法及装置,该方法将切换项包含在控制量的二阶导数中,使控制量是切换项的二次积分,控制量的变化速率是切换项的一次积分,切换项积分后变连续,即控制量和控制量变化速率均连续,使得该滑模控制方法适用于控制量及其导数不突变的过程控制,解决传统滑模控制量及其导数不连续的缺点,解决了控制***非线性、模型不准确的情况下滑模控制中存在的抖振问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了本发明实施例提供的一种滑模控制方法的流程图;
图2示出了本发明实施例提供的一种滑模控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不限定本发明。
具体实施例一
如图1所示,本发明实施例提供了一种滑模控制方法,包括:
步骤S101,获取控制***的切换项;
步骤S102,根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
步骤S103,根据所述控制量,控制所述控制***。
本发明实施例将切换项包含在控制量的二阶导数中,使控制量是切换项的二次积分,控制量的变化速率是切换项的一次积分,切换项积分后变连续,即控制量和控制量变化速率均连续,使得滑模控制适用于控制量及其导数不突变的过程控制,解决传统滑模控制量及其导数不连续的缺点,解决了控制***非线性、模型不准确的情况下滑模控制中存在的抖振问题。
本发明实施例还可以对获取的控制量其李雅普诺夫稳定性做出判定,在上述实施例的基础上,优选的,步骤S102可以具体为:根据所述切换项确定控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;根据所述控制量,选取李雅普诺夫函数,判断控制***的李雅普诺夫稳定性;当该控制***李雅普诺夫稳定时,输出所述控制量。这样做的好处是,保证所输出的控制量满足李雅普诺夫稳定。
本发明实施例对李雅普诺夫函数的选取不做限定,优选的,李雅普诺夫函数V(s)可以为:V(s)=(1/2)s2,此时该李雅普诺夫函数是正定的,如果其一阶导数是负定的,根据李雅普诺夫第二定理可以判断该控制***李雅普诺夫稳定。
本发明实施例根据控制***的具体情况建立其状态方程,根据其状态方程获取控制量,例如可以建立控制对象的空间运动体的数学模型,并根据该数学模型建立控制***的状态方程,再根据状态方程获取其控制量。本发明对获取控制量的方式不做限定,优选的,控制量u可以为:
u=b(x,t)-1(ueq+un),
其中,n为非线性控制***的阶数,x=[x1,x2,…,xn]T为状态向量,x和u满足:
t为时间,f(x,t)和b(x,t)为非0的控制***状态函数,d(x,t)为控制***的不确定性变量,且|d(x,t)|≤dmax,kd和dmax为正常数;
ci和αi(i=1,2,…,n)均为正常数;ci需要保证多项式pn+cnpn-1+…+c2p1+c1满足施瓦茨不等式,即此多项式的特征根位于复平面的左半平面,p∈(-∞~+∞);αn为:
v为该控制过程中的切换项,v=-(kd+kT+η)sgn(s),T和η是正常数,kT和T满足kT≥Tdmax,s为控制***的滑膜动态函数。
本发明实施例对滑动模态函数的构造过程和形式不做限定,优选的,滑膜动态函数s可以为:
具体实施例二
如图2所示,本发明实施例提供了一种滑模控制装置,包括:
切换项获取模块201,用于获取控制***的切换项;
控制量获取模块202,用于根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
控制模块203,用于根据所述控制量,控制所述控制***。
本发明实施例将切换项包含在控制量的二阶导数中,使控制量是切换项的二次积分,控制量的变化速率是切换项的一次积分,切换项积分后变连续,即控制量和控制量变化速率均连续,使得滑模控制适用于控制量及其导数不突变的过程控制,解决传统滑模控制量及其导数不连续的缺点,解决了控制***非线性、模型不准确的情况下滑模控制中存在的抖振问题。
本发明实施例还可以对获取的控制量其李雅普诺夫稳定性做出判定,在上述实施例的基础上,优选的,控制量获取模块202可以用于根据所述切换项确定控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;根据所述控制量,选取李雅普诺夫函数,判断控制***的李雅普诺夫稳定性;当该控制***李雅普诺夫稳定时,输出所述控制量。这样做的好处是,保证所输出的控制量满足李雅普诺夫稳定。
本发明实施例对李雅普诺夫函数的选取不做限定,优选的,李雅普诺夫函数V(s)可以为:V(s)=(1/2)s2,此时该李雅普诺夫函数是正定的,如果其一阶导数是负定的,根据李雅普诺夫第二定理可以判断该控制***李雅普诺夫稳定。
本发明实施例根据控制***的具体情况建立其状态方程,根据其状态方程获取控制量,例如可以建立控制对象的空间运动体的数学模型,并根据该数学模型建立控制***的状态方程,再根据状态方程获取其控制量。本发明对获取控制量的方式不做限定,控制量u可以为:
u=b(x,t)-1(ueq+un),
其中,n为非线性控制***的阶数,x=[x1,x2,…,xn]T为状态向量,x和u满足:
t为时间,f(x,t)和b(x,t)为非0的控制***状态函数,d(x,t)为控制***的不确定性变量,且|d(x,t)|≤dmax,kd和dmax为正常数;
ci和αi(i=1,2,…,n)均为正常数;ci需要保证多项式pn+cnpn-1+…+c2p1+c1满足施瓦茨不等式,即此多项式的特征根位于复平面的左半平面,p∈(-∞~+∞);αn为:
v为该控制过程中的切换项,v=-(kd+kT+η)sgn(s),T和η是正常数,kT和T满足kT≥Tdmax,s为控制***的滑膜动态函数。
本发明实施例对滑动模态函数的构造过程和形式不做限定,优选的,滑膜动态函数可以为:
尽管本发明已进行了一定程度的描述,明显地,在不脱离本发明的精神和范围的条件下,可进行各个条件的适当变化。可以理解,本发明不限于所述实施方案,而归于权利要求的范围,其包括所述每个因素的等同替换。
Claims (10)
1.一种滑模控制方法,其特征在于,包括:
获取控制***的切换项;
根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
根据所述控制量,控制所述控制***。
2.根据权利要求1所述的滑模控制方法,其特征在于,所述根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项的步骤,具体为:
根据所述切换项确定控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
根据所述控制量,选取李雅普诺夫函数,判断控制***的李雅普诺夫稳定性;
当该控制***李雅普诺夫稳定时,输出所述控制量。
3.根据权利要求2所述的滑模控制方法,其特征在于,所述李雅普诺夫函数V(s)为:V(s)=(1/2)s2,其中s为控制***的滑膜动态函数。
4.根据权利要求1或2所述的滑模控制方法,其特征在于,所述控制量u为:
u=b(x,t)-1(ueq+un),
其中,n为非线性控制***的阶数,x=[x1,x2,…,xn]T为状态向量,x和u满足:
t为时间,f(x,t)和b(x,t)为非0的控制***状态函数,d(x,t)为控制***的不确定性变量,且|d(x,t)|≤dmax,kd和dmax为正常数;
ci和αi(i=1,2,…,n)均为正常数;ci需要保证多项式pn+cnpn-1+…+c2p1+c1满足施瓦茨不等式,即此多项式的特征根位于复平面的左半平面,p∈(-∞~+∞);αn为:
v为该控制过程中的切换项,v=-(kd+kT+η)sgn(s),T和η是正常数,kT和T满足kT≥Tdmax,s为控制***的滑膜动态函数。
5.根据权利要求4所述的滑模控制方法,其特征在于,所述滑膜动态函数s为:
6.一种滑模控制装置,其特征在于,包括:
切换项获取模块,用于获取控制***的切换项;
控制量获取模块,用于根据所述切换项确定并输出控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
控制模块,用于根据所述控制量,控制所述控制***。
7.根据权利要求6所述的滑模控制装置,其特征在于,所述控制量获取模块用于:
根据所述切换项确定控制量,所述控制量的二阶导数中包含所述切换项;
根据所述控制量,选取李雅普诺夫函数,判断控制***的李雅普诺夫稳定性;
当该控制***李雅普诺夫稳定时,输出所述控制量。
8.根据权利要求7所述的滑模控制装置,其特征在于,所述李雅普诺夫函数V(s)为:V(s)=(1/2)s2,其中s为控制***的滑膜动态函数。
9.根据权利要求6或7所述的滑模控制装置,其特征在于,所述控制量u为:
u=b(x,t)-1(ueq+un),
其中,n为非线性控制***的阶数,x=[x1,x2,…,xn]T为状态向量,x和u满足:
t为时间,f(x,t)和b(x,t)为非0的控制***状态函数,d(x,t)为控制***的不确定性变量,且|d(x,t)|≤dmax,kd和dmax为正常数;
ci和αi(i=1,2,…,n)均为正常数;ci需要保证多项式pn+cnpn-1+…+c2p1+c1满足施瓦茨不等式,即此多项式的特征根位于复平面的左半平面,p∈(-∞~+∞);αn为:
v为该控制过程中的切换项,v=-(kd+kT+η)sgn(s),T和η是正常数,kT和T满足kT≥Tdmax,s为控制***的滑膜动态函数。
10.根据权利要求9所述的滑模控制装置,其特征在于,所述滑膜动态函数s为:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610347463.4A CN105843078B (zh) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 滑模控制方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610347463.4A CN105843078B (zh) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 滑模控制方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105843078A true CN105843078A (zh) | 2016-08-10 |
CN105843078B CN105843078B (zh) | 2019-04-16 |
Family
ID=56593159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610347463.4A Expired - Fee Related CN105843078B (zh) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 滑模控制方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105843078B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106950842A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-14 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 解耦控制方法、装置、机器人及存储介质 |
CN107664951A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种抑制舰载稳定平台抖动的装置及其控制方法 |
CN108319141A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 西北工业大学 | 结合线性二次调节器与分数阶滑模控制的复合控制方法 |
CN108964089A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-07 | 广东工业大学 | 一种电力***负荷频率控制方法及相关产品 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102508434A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 河海大学常州校区 | 用于微陀螺仪的自适应模糊滑模控制器 |
CN102866633A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-09 | 河海大学常州校区 | 微陀螺仪的动态滑模控制*** |
CN103336435A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-10-02 | 河海大学常州校区 | 微陀螺仪基于角速度估计的自适应模糊滑模控制方法 |
CN104950672A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-09-30 | 北京理工大学 | 一种最优积分滑模控制方法 |
CN105045101A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-11-11 | 浙江工业大学 | 一种基于扩张状态观测器的机械臂伺服***全阶滑模控制方法 |
-
2016
- 2016-05-24 CN CN201610347463.4A patent/CN105843078B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102508434A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 河海大学常州校区 | 用于微陀螺仪的自适应模糊滑模控制器 |
CN102866633A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-09 | 河海大学常州校区 | 微陀螺仪的动态滑模控制*** |
CN103336435A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-10-02 | 河海大学常州校区 | 微陀螺仪基于角速度估计的自适应模糊滑模控制方法 |
CN105045101A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-11-11 | 浙江工业大学 | 一种基于扩张状态观测器的机械臂伺服***全阶滑模控制方法 |
CN104950672A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-09-30 | 北京理工大学 | 一种最优积分滑模控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
申宇: "增益调度积分型切换项滑模控制器设计", 《***工程与电子技术》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107664951A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种抑制舰载稳定平台抖动的装置及其控制方法 |
CN107664951B (zh) * | 2016-07-29 | 2020-10-23 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种抑制舰载稳定平台抖动的装置及其控制方法 |
CN106950842A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-14 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 解耦控制方法、装置、机器人及存储介质 |
WO2018209860A1 (zh) * | 2017-05-18 | 2018-11-22 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 解耦控制方法、装置、机器人及存储介质 |
CN106950842B (zh) * | 2017-05-18 | 2019-10-25 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 解耦控制方法、装置、机器人及存储介质 |
CN108319141A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 西北工业大学 | 结合线性二次调节器与分数阶滑模控制的复合控制方法 |
CN108964089A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-07 | 广东工业大学 | 一种电力***负荷频率控制方法及相关产品 |
CN108964089B (zh) * | 2018-07-26 | 2021-11-26 | 广东工业大学 | 一种电力***负荷频率控制方法及相关产品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105843078B (zh) | 2019-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105843078A (zh) | 滑模控制方法及装置 | |
CN102621889B (zh) | 一种压电陶瓷定位的复合控制方法 | |
CN104614995B (zh) | 一种二阶***有限时间滑模控制器的通用设计方法 | |
CN103996073B (zh) | 测光网络实时校正自学习arma模型光伏功率预测方法 | |
CN106933103B (zh) | 一种有限时间收敛的遥操作双边控制器的控制方法 | |
CN107147283A (zh) | 一种基于扰动观测器和二阶滑模的Buck变换器补偿控制方法 | |
CN104698842A (zh) | 一种基于内点法的lpv模型非线性预测控制方法 | |
CN105151024A (zh) | 车辆的制动控制方法和装置 | |
CN103984988B (zh) | 测光网络实时校正arma模型光伏功率超短期预测方法 | |
CN104991444A (zh) | 基于跟踪微分器的非线性pid自适应控制方法 | |
Efheij et al. | Comparison of model predictive control and PID controller in real time process control system | |
CN104484747B (zh) | 利用截尾样本确定产品合格率的方法 | |
CN103984987B (zh) | 一种测风网络实时校正的arma模型风电功率超短期预测方法 | |
Yoo | Adaptive control of non-linearly parameterised pure-feedback systems | |
CN114428462A (zh) | 基于mpc算法对被控***进行动态控制的方法、设备和介质 | |
Nguang et al. | Robust H/sub/spl infin//control design for uncertain fuzzy systems with Markovian jumps: an LMI approach | |
US20240094690A1 (en) | Generalized estimator (ge), and generalized disturbance rejection controller (gdrc) and design method thereof | |
CN109976162A (zh) | 一种三阶严反馈***的全局非线性积分滑模控制方法 | |
Li et al. | Control of nonlinear systems with full state constraints using integral Barrier Lyapunov Functionals | |
CN110825051B (zh) | 一种基于gap metric的不确定***的多模型控制方法 | |
CN106444389A (zh) | 一种废塑料裂解温度***的模糊rbf网络优化pi控制方法 | |
Sharmila et al. | Modeling and designing of controllers for pH process | |
CN106096761A (zh) | 一种基于神经网络的建筑负荷预测方法及装置 | |
Đukić et al. | Approximate bisimulation-based reduction of power system dynamic model with application to transient stability analysis | |
CN103868635B (zh) | 一种电动执行机构的测试***的加载方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190416 Termination date: 20210524 |