滑模变结构控制系统分析

滑模变结构控制系统分析

介绍了滑模变结构控制器在直流电机位置控制中的应用。采用数学方法确定变结构系统控制器的变量增益，并对开关电路的斜率进行了计算，并采用Matlab/ Simulink设计优化工具箱中梯度下降优化方法对该值进行了优化，同时对该控制方案进行建模、仿真和测试。给出了控制系统采用3种控制器的原理图，即比例（P）控制器、三相PID控制器和滑模变结构控制器。滑模变结构控制仿真能够研究复杂的位置控制方法及其应用。这种仿真也可以作为其它工程应用的基础。

提出一种基于位置控制仿真的滑模变结构控制，并通过仿真对系统进行了研究。信号约束采用梯度下降优化方法。通过比较P控制器、PID控制器和滑模变结构控制器，认为滑模变结构控制器最优。系统测试时选取了大范围的初始条件。滑动模式下运行时，滑模变结构控制的相平面轨迹对噪声、负荷和参数变化不敏感。研究发现，滑模变结构控制器在对噪声、负荷和参数变化的控制方面优于其它两个控制器。变结构控制器的简易性和有效性使得其更容易进行模拟。该研究结果能够促进控制器的应用，特别是导弹自动驾驶仪、机器人控制、过程控制、船舶操纵和目标跟踪。

P控制器和PID控制器不能稳定控制系统，特别是在非线性很高或不确定性很大情况下。滑模变结构控制器可以使系统实现这些性能，其控制思想是在特定时刻改变结构的特性，每种结构只运行一段时间。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2013年第53期

作者：A.A.Ahmed

编译：王亮