四缸等温锻造液压机的模糊滑模控制器设计    肇庆路灯车出租

        四缸等温锻造液压机的模糊滑模控制器设计   肇庆路灯车出租, 肇庆路灯车公司, 肇庆路灯车   为了解决动态分析所出现的系统不稳定现象，在校正环节的控制算法选择方面，分别介绍了滑模变结构控制和模糊控制的基本特点及其控制器的设计方法，并讨论了滑模变结构控制和模糊控制的结合方案，即利用模糊理论来补偿滑模变结构控制中的等效控制量，使之在实现高精度控制的同时弥补了滑模变结构控制出现抖振现象的缺点，最后根据所选择的结合方案设计出本文所采用的模糊滑模变结构控制器。

     滑模变结构控制, 上世纪50年代末，前苏联学者就对变结构控制进行了研究。由于其对系统外加干扰和建模状态等具有很强的鲁棒性和完全的自适应性，以及具有响应速度快、动态特性好、容易实现等优点，因此近年来一直是控制界的研究重点。滑模变结构控制因为其自身的特性，不仅适用于线性系统，对于非线性的系统也同样适用。除此之外，对于参数时变以及模型不确定的场合，滑模控制均能获得较好的控制效果。

    滑模变结构控制的三个基本要素切换函数以及变结构控制率是滑模变结构控制研究的两大主要问题，它们使被控系统的状态轨迹线保持趋近滑模面的趋势并能够在预期时间之内运动到达所设计的切换面，从而实现滑动模态运动。滑动模态的存在性、可达性及稳定性是滑模控制设计过程中的三个基本问题，同时这也是滑模变结构控制的三个基本要素。（1）滑动模态的存在性系统的状态线一旦到达切换面，就将沿着切换面继续运动，即实现滑动模态运动，所以系统的状态线应该一直保持向切换面运动的趋势。由此可知当运动点到达切换面s=0周围时，一定有0lim0ss及0lim0ss，即：0lim0sss （4.1）因为ss0的运动点正好在切换面上，所以上式可以写为：0lim0sss  （2）滑动模态的可达性及广义滑模当被控系统的初始点距离切换面s=0较远时，为了使系统能够进入滑模运动，此时要求被控系统的状态线要逐渐逼近切换面s=0，这就要求系统满足可达性条件。在这种情况下我们把极限符号去掉，即：ss0. 当满足式（4.3）时，表示状态空间中的任意点必将向切换面s=0靠近，所以我们认为为“广义滑动模态”的存在条件。 所以当“广义滑动模态存在”时，其一定满足滑动模态的存在及可达的条件。（3）滑模运动的稳定性如果满足滑动模态的存在及可达条件，则运动进入滑动模态区以后，就开始滑模运动。对于我们常用的闭环控制系统来说，我们要求滑模运动在接近切换面以后应该是趋于稳定的。对于切换函数s(x)的选取，需要满足：0lim0(0,,0)0ssss.  由上式即可确定滑动模态渐近稳定于x=0的必要条件。

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    跟踪误差控制器设计, 由第三章可得系统的传递函数, 将上式转化为状态空间方程，2i1ha、i2hha、2i0qhbK。定义r为系统的输入信号，y为系统的输出信号，系统的误差为e，那么有e=r-y。定义系统的误差向量为：则以偏差为变量的状态空间表达式为：1）倘若外部存在扰动if，广义扰动量iFt.  为了提高系统的抗干扰性能，设切换函数为带有误差积分项的切换函数，其表达式i0c、i1c和i2c为滑模面系数，均为正数。当系统平稳运行在滑模切换面. 得到系统的等效控制函数. 得到系统的滑模运动方程.  所列矩阵的特征根即极点值，可以采用极点配置法来确定滑模系数的值。我们选择期望极点为34.4168.52i，计算得出0860000ic，11300ic，213.5ic。为了提高系统动态品质，我们结合指数趋近率来设计切换函数. 由以上所列各式可以看出，i的作用是保证运动点能够到达滑模切换面；i主要改变运动点到达切换面的时间，因此通过增大i并减小i的方法能够减少运动点到达滑模面的时间，同时还能减小系统的抖振，提高稳定性。对滑模控制器的稳定性进行分析，构造Lyapunov函数满足滑模存在的条件。切换控制函数可表示为：由于跟踪控制器控制函数，联立式（4.12）和（4.20）可得系统跟踪控制函数.  

   同步误差控制器设计与单通道液压缸的跟踪误差控制器设计相同，同步误差控制器也采用滑模控制策略。本系统采用的是主从控制策略，将一号缸作为主动缸，其余三个缸作为从动缸跟随一号缸运动。可得主动缸与从动缸之间的补偿输出状态方程为：定义第i个通道的同步误差为： 本同步误差控制器采用的切换函数带有同步误差积分项，im0c、im1c和im2c为滑模面系数，其均为正数。令0ims，得等效控制函数：将方程（4.26）代入（4.23）可得到滑模面系数，采用指数趋近律得：对控制器进行稳定性分析，构建Lyapunov函数：可以看出控制器满足滑模存在的条件，得第i个通道的补偿控制函数. 

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