苏和堂

欠驱动板球系统的自适应模糊滑模控制

苏和堂

摘要:针对板球系统中存在的非线性、欠驱动等特点，提出了一种自适应模糊滑模控制方案。首先根据板球系统的数学模型设计等效滑模控制律；其次为了消除等效滑模控制的抖振现象，利用自适应模糊滑模控制算法模糊逼近等效滑模控制系数以实现小球期望运动的鲁棒跟踪，保证轨迹误差在有限时间内收敛于零；最后通过Lyapunov理论严格证明了控制系统的稳定性。仿真和实验结果表明自适应模糊滑模控制能有效地改进球板系统的轨迹跟踪性能。

关键词:自适应模糊滑模控制；等效滑模控制；欠驱动系统；球板系统

板球系统(Ball and Plate System)是一个典型的多变量、不确定、强耦合的非线性欠驱动动力学系统，是球杆系统(Ball and Beam System)的二维扩展，具有时变、时间延迟等特性，故很难建立精确数学模型。自适应控制、模糊控制、滑模控制、反演设计法和神经网络等现代控制技术对因无精确数学模型而难以建立准确控制的系统具有良好的控制效果[1]。

国内外许多学者针对板球系统的非线性欠驱动特征，进行了大量的研究，取得许多重要的成果。滕树杰等依据分层模糊控制器的表达式，提出了设计参数的模型参考自学习方法以解决板球系统的轨迹跟踪问题[2]。BAI Ming等通过研究基于反馈线性化的板球系统智能切换控制来确保全局稳定性[3]。D.LIU等从补偿不确定项的角度，采用滑模控制和不确定项观察补偿算法研究板球系统的轨迹跟踪问题[4]。……