Điều khiển chế độ trượt biến thiên theo thời gian cho một lớp hệ thống phi tuyến MIMO không chắc chắn dưới ràng buộc điều khiển đầu vào

Springer Science and Business Media LLC - Tập 53 - Trang 89-100 - 2010
YongQiang Jin1,2, XiangDong Liu1, Wei Qiu2, ChaoZhen Hou1
1Department of Automatic Control, Beijing Institute of Technology, Beijing, China
2Aerospace System Engineering Shanghai, Shanghai, China

Tóm tắt

Để giải quyết vấn đề điều khiển của một lớp hệ thống phi tuyến MIMO không chắc chắn chịu ràng buộc đầu vào điều khiển, ba loại luật điều khiển chế độ trượt biến thiên theo thời gian được đề xuất. Các mặt trượt đi qua giá trị ban đầu của hệ thống tại thời điểm ban đầu và được dịch/chuyển đổi về các mặt trượt đã xác định trước. Các tham số của bộ điều khiển được tối ưu hóa bằng thuật toán di truyền (GA). Phương pháp Lyapunov được áp dụng để chứng minh tính ổn định và độ robust đối với những bất định về tham số và nhiễu từ bên ngoài. Thông qua luật điều khiển chế độ trượt biến thiên theo thời gian, pha tiếp cận trong điều khiển chế độ trượt thông thường bị loại bỏ, và hệ thống được đảm bảo có độ robust ngay từ đầu. Lấy điều khiển của một bộ manipulator hai liên kết và theo dõi hướng của tàu vũ trụ cứng làm hai ví dụ, chúng tôi minh họa các đặc điểm của điều khiển chế độ trượt biến thiên theo thời gian. Kết quả mô phỏng cho thấy tính hợp lệ của luật điều khiển đối với một lớp hệ thống MIMO không chắc chắn. Độ robust tốt hơn đối với những bất định và nhiễu từ bên ngoài có thể đạt được thông qua điều khiển chế độ trượt biến thiên mà không vi phạm ràng buộc về đầu vào điều khiển.

Từ khóa

#điều khiển chế độ trượt #hệ thống phi tuyến MIMO #tối ưu hóa tham số #thuật toán di truyền #phương pháp Lyapunov #độ ổn định #độ robust

Tài liệu tham khảo

Guan P, Liu X J, Liu J Z. Adaptive fuzzy sliding mode control for flexible satellite. Eng Appl Artif Intel, 2005, 18: 451–459 Bang H, Ha C K, Kim J H. Flexible spacecraft attitude maneuver by application of sliding mode control. Acta Astronaut, 2005, 57: 841–850 Meliksah E, Okyay K. Neuro sliding mode control of robotic manipulators. Mechatronics, 2000, 10: 239–263 Choi S B, Park D W, Jayasuriya S. A time-varying sliding surface for fast and robust tracking control of second-order uncertain systems. Automatica, 1994, 30: 899–904 Andrzej B. A comment on a time-varying sliding surface for fast and robust tracking control of second-order uncertain systems. Automatica, 1995, 31: 1893–1895 Andrzej B. Time-varying sliding modes for second-order systems. IEE Proceed Control Theory Appl, 1996, 143: 455–462 Zhang J, Zhang Y, Chen Z, et al. A control scheme based on discrete time-varying sliding surface for position control systems. In: Proceedings of the 5th World Congress on Intelligent Control and Automation. Piscataway: IEEE, 2004. 1175–1178 Franck B, Daniel P, Gérard A C. A time-varying sliding surface for robust position control of a dc motor drive. IEEE Trans Ind Electron, 2002, 49: 462–473 Guan C, Zhu S. Adaptive time-varying sliding mode control for hydraulic servo system. In: Proceedings of the 8th lnternational Conference on Control Automation Robotics and Vision. Piscataway: IEEE, 2004. 1774–1779 Sivert A, Betin F, Faqirl A, et al. Robust control of an induction machine drive using a time-varying sliding surface. In: Proceedings of the 2004 IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Piscataway: IEEE, 2004. 1369–1374 Corradinia M L, Orlandob G. Linear unstable plants with saturating actuators: robust stabilization by a time varying sliding surface. Automatica, 2007, 43: 88–94 Metin U, Salamci G, Serdar T. Sliding mode control design with time-varying sliding surfaces for a class of nonlinear systems. In: Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Control Applications. Piscataway: IEEE, 2006. 996–1001 Kim J J, Lee J J, Park K B, et al. Design of new time-varying sliding surface for robot manipulator using variable structure controller. Electron Lett, 1993, 29: 195–196 Crassidis J L, Markley F L. Sliding mode control using modified Rodrigues parameters. J Guid Control Dynam, 1996, 19: 1381–1383 Mitsuo G, Runwei C. A survey of penalty techniques in genetic algorithms. In: Proceedings of IEEE International Conference on Evolutionary Computation. Piscataway: IEEE, 1996. 804–809 Lalit M, Patnaik M. Genetic algorithms: a survey. Computer, 1994, 27: 17–26 Slotine J J E, Li W. Applied Nonlinear Control. Beijing: China Machine Press, 2006. 268–269 Tu S C. Attitude Dynamics and Control of Satellite. Beijing: Astronautical Press, 2002. 33–35 Shuster M D. A survey of attitude representations. Astronaut Sci, 1993, 41: 439–517