摘    要

针对滑模变结构控制的基本理论方法进行了研究和仿真分析，阐述了滑模变结构控制的基本原理，通过滑模模态的定义给出了滑模变结构控制定义，推导了一般滑模切换面方程的确定方法，通过一个物体水平受力运动的模型分析了扰动存在条件下滑模变结构控制对比一般状态负反馈控制的优势。分析了一般滑模变结构控制器的设计，通过一个简单二阶系统对象的仿真验证了控制的效果。针对一般滑模控制器状态向滑模切换面接近慢的问题，采用切换面趋近法重新设计了控制器，通过仿真验证系统状态相轨迹向滑模切换面接近的速度明显变快。针对单级倒立摆小车系统设计了滑模变结构控制器，为了避免控制器输出抖动过大，在控制器输出中加入了限幅作用，当小车系统的给定输入信号为正弦信号时，通过仿真可见倒立摆小车的位置响应能够很好的跟踪给定输入变化，且控制器输出几乎没有抖动。

 

关键词：变结构控制；滑动模态；MATLAB/Simulink；倒立摆系统

 

目    录

摘    要 I

Abstract II

目    录 III

1  绪论 1

1.1  研究的背景和意义 1

1.2  课题研究的现状 1

1.3  本文所做的工作 1

2  滑模变结构控制的基本原理 3

2.1  滑动模态的定义 3

2.2  滑模变结构控制的定义 4

2.3  切换面方程的确定 5

2.4  扰动信号对系统的影响 5

2.5  滑模变结构控制对扰动的抑制 7

3  滑模变结构控制方法与仿真分析 10

3.1  基本滑模变结构控制 10

3.1.1  系统描述 10

3.1.2  控制器设计 11

3.1.3  仿真分析 12

3.2  切换面趋近控制 14

3.2.1  切换面趋近轨迹设计 14

3.2.2  控制器设计 15

3.2.2  仿真分析 15

4  倒立摆系统的滑模变结构控制仿真分析 18

4.1  倒立摆系统概述 18

总结 22

致谢 18

参考文献 18