滑模变结构控制中抖振的特性研究与抑制
滑模变结构控制理论及其算法研究与进展
滑模变结构控制理论及其算法研究与进展一、本文概述滑模变结构控制理论，作为一种独特的非线性控制方法，自其诞生以来，就因其对系统参数变化和外部干扰的强鲁棒性，以及易于实现的优点，在控制工程领域引起了广泛的关注和研究。
本文旨在对滑模变结构控制理论及其算法的研究进展进行综述，分析其基本原理、特性、设计方法以及在实际应用中的表现，以期为后续研究提供有益的参考。
文章首先回顾了滑模变结构控制理论的发展历程，从最初的滑动模态概念提出，到后来的各种改进和优化算法的出现，展示了该理论在理论和实践上的不断进步。
接着，文章将详细介绍滑模变结构控制的基本原理和特性，包括滑动模态的存在条件、滑动模态的稳定性分析、以及滑模面的设计等。
在此基础上，文章将重点探讨滑模变结构控制算法的研究进展，包括各种新型滑模面设计、滑动模态优化方法、以及与其他控制策略的融合等。
文章还将对滑模变结构控制在各类实际系统中的应用进行案例分析，以展示其在实际工程中的有效性和潜力。
文章将总结滑模变结构控制理论及其算法的研究现状，分析当前研究中存在的问题和挑战，并对未来的研究方向进行展望。
希望通过本文的综述，能为滑模变结构控制理论的发展和应用提供有益的启示和参考。
二、滑模变结构控制理论基础滑模变结构控制（Sliding Mode Variable Structure Control，简称SMVSC）是一种特殊的非线性控制方法，其理论基础主要包括滑模面的设计、滑模运动的稳定性分析以及控制算法的实现。
滑模变结构控制的核心思想是在系统状态空间中构建一个滑动模态区（即滑模面），并设计控制策略使得系统状态在受到扰动或参数摄动时，能够在有限时间内到达并维持在滑模面上滑动，从而实现对系统的有效控制。
滑模面的设计是滑模变结构控制的关键。
滑模面需要满足一定的条件，如可达性、存在性和稳定性等，以确保系统状态能够到达滑模面并在其上滑动。
一般来说，滑模面的设计需要综合考虑系统的动态特性、控制目标以及约束条件等因素。
滑模控制抖振抑制的新方法
滑模控制抖振抑制的新方法
陈玉宏
【期刊名称】《电子科技大学学报》
【年(卷),期】1997(026)005
【摘要】提出一种抑制抖振的新方法。
此方法把引起抖振的因素归纳为系统数学模型的不确定性，并采用Ｈ∞优化方法设计滑模变结构控制的切换面。
由于它能使滑动模态实现希望的频率整形，故能有效地抑制抖振。
计算机仿真实验结果证实文中所提出的方法是有效的。
【总页数】5页(P520-524)
【作者】陈玉宏
【作者单位】四川轻化工学院电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TB535
【相关文献】
1.积分滑模控制及抖振抑制研究用于仿人机器人头部控制 [J], 杨扬;孙奎;刘宏;曹宝石
2.机械臂轨迹跟踪滑模控制中的抖振抑制法研究 [J], 席雷平;何辉;董海瑞
3.Buck变换器的降阶扩张状态观测器与无抖振滑模控制 [J], 王书旺;李生权;哀薇;李娟
4.电液位置伺服系统的变速趋近律滑模控制抖振抑制 [J], 靳宝全;熊诗波;程珩
5.抑制抖振的新方法──滑模变结构控制切换面H_∞优化设计 [J], 陈玉宏
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基于趋近率的永磁同步电动机滑模变结构抖振
Ｔ ｉ ｗａ ｔ ｉ ｅ ｅ ｒ ｍ ｒｄ ｔ ｎ ｌｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｐ ｅ ｐ ｒ ａ ｈ ｏ ｉｈ ｅ ｎ ｅ ｒ ｌ ａｎ ｈｓ ｙｉｄｆ ｒｄｆ ｆ ｏ ｔ ｉ ｏ ａ ｏ ｔ ，ａ ｏ ｔｄ ａ ｐ ｏ ｃ ｆ ａ ｉ ｏ ｗｅｇ ｔ ｄ ｉ ｔｇ ａ ｉ ．Ｔ ｉ ｏ ｎ ｙ ｃ ｕ ｄ ｅｉ ｎ — ｇ ｈｓ ｎ ｔ ｌ ｏ ｌ ｌ ｏ ｍｉａ
ｔ ｎｊｔ ｎ ｗｔ ｉ ａｎｏ ｉｉｇｍ ｄ ａ ａｌ ｓ ｃｕｅｃｎｒｌ ｂｔ ｌ ｏｌ ｅｒａｅｔｅｐｏｌ ｆ ｗｔ ｉ ｔ ｒ ｄｓ ｉｈｎ ｇｉ ｆ ｌ ｎ ｏｅｖｒ ｂｅ ｔ ｔｒ ｏ ｔ ， ｕ ｓ ｃｕｄｄｃｅｓ ｒｂｅ ｏ ｓ ｉ－ ｏ ｉｅ ａ ｃ ｇ ｓｄ ｉ ｒ ｕ ｏ ａｏ ｈ ｍ ｃ
题 。仿真和试验均证 明了该方案对 系统 参数不确 定 、 部扰动 和噪声具 有强鲁棒 性 ， 外 系统 的动 、 态 品质优 静 良， 滑模变结构的抖振也得 到了明显 抑制 ， 所设计 的滑模控制方案是可行和优越的 。
关键 词 ：滑 模 变 结构 控 制 ； 磁 同步 电动 机 ；变指 数趋 近 永 中 图分 类 号 ： Ｍ ５ 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ：６ ３６４ （ ５ ０
．
ｔ ｇ ｓ ａ ｅ ・
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｌ ｉｇｍｏ ｅｖ ｒ ｂｅｓ ｕ ｔｒ ｏ ｔｏ；ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｔｒ Ｐ Ｍ ） ｙｗ ｒｓ ｓ ｄｎ ｄ ａ ｉ ｌ ｔ ｃｕ ｅｃｎｒｌ ｅｍａ ｅ ｔ ｉ ａ ｒ ｍａｎ ｔｓｎ ｈ ｏ ｏ ｓｍｏｏ （ ＭＳ ；
基于滑模变结构永磁同步电机控制系统抖振问题的研究
基于滑模变结构永磁同步电机控制系统抖振问题的研究基于滑模变结构永磁同步电机控制系统抖振问题的研究摘要：永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）具有响应快、效率高、结构紧凑等优点，逐渐成为工业领域广泛应用的电机类型之一。
但是，在实际应用中，PMSM控制系统存在抖振问题，这不仅影响了电机的性能，也降低了系统的稳定性和可靠性。
本文通过对基于滑模变结构的PMSM控制系统抖振问题的研究，提出减小抖振的控制策略，旨在提高PMSM控制系统的性能和效果。
关键词：永磁同步电机；抖振问题；滑模变结构控制；控制策略1. 引言永磁同步电机由于具备高效率、高功率密度、高转矩、响应速度快等优点，得到了广泛应用。
然而，由于电机的非线性特性和外界扰动等因素的存在，PMSM控制系统在实际运行中常常出现抖振问题。
抖振不仅引起机械振动和噪声，还会损害电机的性能和寿命。
因此，研究基于滑模变结构的PMSM控制系统抖振问题，具有重要的理论和实际意义。
2. 滑模变结构控制原理滑模控制是一种能够抵抗外界干扰和参数扰动的控制策略，广泛应用于非线性系统控制中。
滑模控制基于滑模面，在滑模面附近快速抑制系统误差，从而实现系统的稳定控制。
滑模变结构控制将滑模控制与变结构控制相结合，能够进一步提高系统的鲁棒性和稳定性。
3. 滑模变结构控制在PMSM控制系统中的应用在PMSM控制系统中，滑模变结构控制能够有效地抑制抖振问题。
首先，通过设计适当的滑模面来实现鲁棒控制；其次，在滑模面附近设计滑模控制即切换控制律，实现控制位置的精确控制；最后，引入辅助子系统，进一步提高系统的稳定性和鲁棒性。
4. 基于滑模变结构的PMSM控制系统抖振问题的仿真研究通过建立基于滑模变结构的PMSM控制系统模型，并引入外界扰动，进行仿真研究。
结果显示，在滑模变结构控制下，PMSM 控制系统能够有效地抑制抖振，使系统误差收敛到滑模面附近并稳定在滑模面上。
滑模变结构控制系统的抖振抑制方法研究
滑模变结构控制系统的抖振抑制方法研究滑模变结构控制系统在实际应用中，由于线性化误差的存在，容易出
现抖振现象。
为了解决这一问题，研究者提出了以下几种抖振抑制方法：
1.基于积分去抖振思想的方法。
在滑模变结构控制系统中，可以加入一个积分项，用来消除控制器的
稳态误差。
当外部扰动作用时，积分项会积累，从而引起抖振现象。
因此，可以采用基于积分去抖振的思想，对积分项进行修正，避免抖振的出现。
2.基于滤波器设计的方法。
在滑模变结构控制系统中，可以引入一个低通滤波器，对输入信号进
行滤波，减小高频成分。
这样可以避免噪声和干扰的影响，从而减少抖振
现象。
3.基于信号采样周期的方法。
在控制系统设计时，可以根据系统采样周期选择合适的控制参数。
对
于快速响应的系统，需要较短的采样周期，这样可以减少抖振现象的出现。
而对于慢速响应的系统，则需要较长的采样周期。
4.基于模糊控制的方法。
模糊控制是一种具有适应性和鲁棒性的控制方法，可以根据实际情况
动态调整控制参数。
在滑模变结构控制系统中，可以采用模糊控制来调节
控制器的参数，从而减少抖振现象的出现。
总之，抖振抑制是滑模变结构控制系统中的一项重要问题，需要根据
实际情况选择合适的方法进行解决。
滑模变结构控制理论研究综述
滑模变结构控制理论研究综述滑模变结构控制理论是一种广泛应用于各种系统的控制方法。
本文旨在全面深入地探讨滑模变结构控制理论的研究现状及其发展趋势。
本文将简要介绍滑模变结构控制理论的背景和意义，以及其在各个领域的应用前景。
然后，本文将详细介绍滑模变结构控制理论的基本原理和研究现状，并针对目前存在的问题和不足进行探讨。
本文将分析滑模变结构控制理论的发展趋势，提出未来的研究方向和挑战。
滑模变结构控制理论是一种非线性控制方法，其本质是利用系统结构在动态过程中的切换来实现对系统的控制。
滑模变结构控制理论具有鲁棒性强、适应性好等优点，因而在许多领域都具有广泛的应用价值。
然而，滑模变结构控制理论在实际应用中也存在着一些问题和挑战，如抖振、控制精度等问题，因而其研究具有重要性和必要性。
滑模变结构控制理论的研究主要涉及理论研究和实际应用两个方面。
在理论研究方面，主要研究滑模面的设计、系统抖振的抑制等问题。
例如，通过设计合适的滑模面，可以使得系统状态在滑模面上滑动的过程中具有较好的动态性能和鲁棒性。
在实践应用方面，滑模变结构控制理论已被广泛应用于各种系统，如无人驾驶汽车、机器人、电力电子系统等。
随着科学技术的发展，滑模变结构控制理论的研究也在不断深入。
未来滑模变结构控制理论的发展趋势主要体现在以下几个方面：抖振的抑制：抖振问题是滑模变结构控制理论在实际应用中一个亟待解决的问题。
未来的研究将致力于寻找更有效的抖振抑制方法，提高系统的控制精度和鲁棒性。
智能优化算法的应用：随着智能优化算法的发展，未来的研究将更加注重将滑模变结构控制理论与智能优化算法相结合，以实现更高效、更精确的系统控制。
多变量系统的控制：目前滑模变结构控制理论的研究主要集中在单变量系统，而对于多变量系统的研究还比较少。
未来将加强对于多变量系统的滑模控制研究，以实现更加复杂的系统控制。
应用于更多领域：目前滑模变结构控制理论已经应用于许多领域，如无人驾驶汽车、机器人等。
机械臂轨迹跟踪滑模控制中的抖振抑制法研究
文章编号 ：０ ６ ９ ４ （０ ２ ０ — １８ ０ １０ — ３ ８ ２ １ ） ５ ０ ８ — ４
计
算
机
仿
真
２１年５ ０ ２ 月
机械 臂 轨 迹 跟 踪 滑 模 控 制 中的抖 振 抑 制 法研 究
席 雷平 何 ， 辉 董 海瑞 ，
（ ．军械工程学院光学与电子工程系 ， １ 河北 石家庄 ０ ０ ０ ；． ５ ０ ３ ２ 南京炮兵学院研究生管理大队 ， 江苏 南京 ２ １３ ） ｌ１２ 摘要 ： 研究机械臂轨迹跟踪优化控制 问题 ． 针对机械臂轨迹跟踪滑模控制 中存在的抖振问题 ， 采用趋近律的方法来 进行有效
ｗ ｓ ｔ ｅ ｓ ｄ ｆ ｒｔ ｅｔａ ｋｎ ｆｒ ｂ ｔ ｎ ｐ ｌｔｒ ｎ ｔ ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ａ ａ ｉ ａｅ ．Ｔ ｅ ｓ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ａ ｈ ｎ ｕ ｅ ｏ ｒ ｃ ｉ ｇ ｏ ｏ ｏ ｉ ｍａ ｉｕ ａｏ ｓ ａ ｄ ｉ ｅ ｆｍ ｎ ｅ ｗ ｓｖ ｌ ｔ ｄ ｈ ｉ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｃ ｓ ｏ ｄ ｍｕ ｏ ｓ
但是 ， 滑模控制作 为一种 不 连续 的控制 方法 ， 可避 免 不
地会 引起系统 的“ 抖振 ” 问题。抖振 及其削 弱问题 是研究 变 结构 控制的主要 内容之 一 ． 为一方 面它将 引起 稳态 误差 ， 因
比较表 明 ： 的趋 近律具备更好 的趋近特性和收敛特性 。 新
从 而大大影响变结构 系统的品质 ： 另一 方面它不 停地 消耗系
Ｌ－ ｔ（ －＂ａ） － ｓｓ － ｈ
－
．
Ｒ 为关节控制力矩 ｉ Ｒ 是外 部扰动信号 ， 厂 具体包 括建 模误差 ． 参数变化 以及其他 不确 定因素。
永磁同步电机滑模观测器抖振抑制技术研究
（7）
其中， zα 和 zβ 为经过切换函数后的高频信号。当滑模观测器中的
高频信号等于扩展反电动时，系统在电流误差的滑模面上运动，处于
稳定状态。对开关信号进行低通滤波，可利用滤波后的结果计算转子
表达式：
θ * = − arctan (zα / zβ ) （8）
经典的滑模控制理论中，滑模观测器的切换函数为常值切换函数，
0 引言
永磁同步电机在数控机床、医疗卫生的传动系统中有大量的应用， 在电机矢量控制方法中，机械式传感器用来检测电机转子位置，从而 实现永磁同步电机的起动和准确调速。常用的机械式传感器有编码器、 霍尔传感器和旋转变压器等，但位置传感器的安装提高了成本，增加 了系统重量，尤其在对重量和体积要求苛刻的环境中，传感器的安装 和维修极为困难 [1]。位置传感器的控制优劣影响了电机的控制效果， 且检测精度与周围环境有很大的影响，环境的变化会使转子位置检测 不准确，并且，一旦出现故障，很难更换和维修 [2]。因此，无位置传 感器的发展是电机控制的一个新方向，常见的无位置传感器有多重方 法，比如卡尔曼滤波、电机相电感、高频信号注入、观测器等。滑模 观测器是无位置传感器控制中的一种，它在不使用机械式传感器的前 提下检测到电机转子位置，节省可空间，减小了成本。滑模观测器的 无位置实现方法具有很强的鲁棒性，控制效果基本不受周围环境的影 响 [3]，可应对复杂环境变化下的恶劣工况。滑模观测器的基本原理是 通过观测器模拟电机两相电流，使系统工作在滑模面，将高频切换函 数滤波后得到反电势信号，而由反电势计算电机转子位置 [4]。实际的 电机控制过程中，滑模观测算法中的符号函数会产生抖振，导致转子 位置估计精度下降，影响了永磁同步电机的调速性能，采用饱和函数 代替符号函数可以抑制抖振，使转子估计更加准确，提高运行可靠性。
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滑模变结构控制中抖振的特性研究与抑制
滑模变结构控制中抖振的特性研究与抑制
摘要：滑模变结构控制是一种有效的非线性控制策略，已广泛应用于工业自动化系统中。
然而，滑模控制器在实际应用过程中常常会出现抖振问题，这会影响控制系统的性能和稳定性。
在本文中，我们对滑模变结构控制中抖振的特性进行了研究，并提出了一些有效的抑制方法，以改善系统的控制性能。
1. 引言
滑模变结构控制是一种通过构造滑模面使系统状态快速地滑动到该面上，并通过强制使系统状态在滑模面上滞留，从而实现对系统的控制。
相对于传统的线性控制方法，滑模变结构控制具有优良的鲁棒性和非常强的扰动抑制能力。
然而，在实际应用中，滑模控制器常常会出现抖振的现象。
2. 抖振的产生原因
抖振是指在滑模控制过程中系统状态出现明显的摆动或振荡现象。
抖振的产生主要是由于以下几个因素：
（1）控制策略的非理想: 控制器设计不合理，参数选择不当，容易使系统产生振荡；
（2）系统的非线性和不确定性：实际系统往往存在着非线性
和不确定性的因素，这对系统的控制带来了一定的干扰；
（3）滑模面设计不当：滑模面的选取对于控制系统的性能有
着重要的影响，滑模面设计不当会导致系统抖振。
3. 抖振的特性研究
为了深入了解滑模控制中抖振的特性，我们对滑模控制的数学模型进行了分析，并通过数学推导和仿真实验进行了验证。
研
究发现：
（1）抖振幅度与滑模面的斜率有关：当滑模面的斜率较大时，抖振幅度较小，反之则抖振幅度较大；
（2）抖振频率与系统的自然频率有关：抖振频率与系统的自
然频率接近时，抖振现象最为明显；
（3）抖振与系统的非线性有关：非线性系统更容易出现抖振
现象。
4. 抖振的抑制方法
为了有效抑制滑模变结构控制中的抖振现象，我们提出了以下几种抑制方法：
（1）参数调节法：通过合理调节滑模面的斜率和截距等参数，可以减小抖振幅度；
（2）自适应算法：利用自适应算法来在线调整控制参数，以
适应不同工况下的系统特性；
（3）鲁棒性设计：采用鲁棒控制方法，使控制系统对于非线
性和不确定性具有更好的适应性，减小抖振现象；
（4）滤波器设计：通过引入滤波器来抑制系统中的高频振荡，达到减小抖振幅度的目的。
5. 结论
通过对滑模变结构控制中抖振的特性进行研究，我们发现抖振的产生与控制策略、系统的非线性和不确定性以及滑模面的设计等因素有关。
为了克服抖振问题，我们提出了一些抑制方法，包括参数调节法、自适应算法、鲁棒性设计和滤波器设计。
这些方法在实际应用中可以有效地抑制抖振现象，提高滑模变结构控制系统的性能和稳定性。
然而，需要根据具体系统的特点和要求选择合适的方法，并进行合理的参数调整和优化。
在未
来的研究中，还可以进一步探索滑模变结构控制中抖振的产生机理和抑制方法，以提高控制系统的性能和鲁棒性
通过对滑模变结构控制中抖振现象的研究，我们得出以下结论：非线性系统更容易出现抖振现象。
为了抑制抖振现象，我们提出了几种方法，包括参数调节法、自适应算法、鲁棒性设计和滤波器设计。
这些方法在实际应用中可以有效地减小抖振幅度，提高控制系统的稳定性和性能。
然而，需要根据具体系统的特点和要求选择合适的方法，并进行合理的参数调整和优化。
未来的研究可以进一步探索抖振产生机理和抑制方法，以进一步提高控制系统的性能和鲁棒性。