切换系统滑模控制设计本科论文Word下载.docx

1、题 目： 切换系统滑模控制设计 指导教师： 评阅教师： 2013年6月河北科技大学毕业设计成绩评定表姓 名学 号成 绩专 业测控技术与仪器题 目切换系统滑模控制设计指导教师评语及成绩 指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩 评阅教师：答辩小组评语及成绩答辩小组组长：答辩委员会意见 学院答辩委员会主任： 年 月 日 注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书中。毕 业 设 计 中 文 摘 要切换系统是按某种切换规则在各子系统之间切换的混杂系统，是混杂系统理论与应用研究中非常活跃的一个分支。切换系统滑模控制问题是现代非线性系统控制中的一个重要课题，在过去的几十年中得到了广泛的关注，而

2、且已被成功用于大量实际系统。这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的结构并不固定。它可以在动态过程中，根据系统当前的实时状态来对其进行控制，从而达到预定的控制目的。具有响应速度快，对参数摄动不敏感、鲁棒性能好等优点。许多实际系统本身具有切换的特性，例如含有继电、饱和、滞环等环节的被控对象以及工业上常见的多液罐系统。此类系统适宜用切换系统来进行建模分析，并设计相应的切换控制器来对其进行控制。本论文通过对切换系统滑模控制的基本理论知识及软件的学习，主要分为四章：第一章介绍了切换系统滑模控制的基本的发展过程；第二章介绍了基本的切换系统滑模控制的相关理论；第三章介绍了如何对切换系统进行观测器的设计，

3、并给出了用软件进行的具体实例仿真；第四章介绍了如何对简单的切换系统进行滑模控制设计，同时也给出了用软件进行的具体实例仿真,得到仿真曲线，验证控制器的控制性能，完成了对切换系统的控制器的设计。关键词 切换系统 滑膜控制毕 业 设 计 外 文 摘 要Title The design of sliding mode control about switched systems AbstractSwitched systems form a class of hybrid systems consisting of a family of subsystems with a rule specifyi

4、ng the switching among them. Its a very active branch of research on the theory and application of hybrid systems. The issue of sliding mode control about switched systems is a very important issue among modern nonlinear systems control theory, which have received increasing attentions in the past f

5、ew years. It has been used in a large number of practical systems successfully. Its control strategy is different from other systems for it has a system with a unstable structure .It can control the system according to the Real-time status of the system in the dynamic process so as to achieve the ex

6、pected result. It has the advantages of fast response, being insensitive to parameter perturbation, having good robustness and so on. Many practical systems have the characteristic of switching such as the controlled device with the links of relay, saturation, hysteresis and the liquid fillings syst

7、ems which is familiar in the factory. The systems mentioned above which is modeling by using the switch system and using the corresponding controller can work very well. This paper mainly divided into four chapters by learning the basic theory of the sliding mode control about switched systems and t

8、he knowledge of the Simulink software: The first chapter introduces the basic development process of sliding mode control about switched system; The second chapter introduces the basic theory of sliding mode control about switched system; The third chapter introduces how to design the observer of sw

9、itched systems, and gives the simulation of concrete example simulation by Simulink software; The fourth chapter introduces how to carry on the sliding mode control design of simple switched systems, and also gives the simulation of concrete example simulation by Simulink software, simulation curves

10、 is obtained, the performance of the controller is verified, the controller design of switched systems is accomplished.Key Words Switched systems Sliding mode control1 绪论11.1 切换系统滑模控制的研究意义11.2 切换系统滑模控制的研究内容与现状41.3 滑模控制简述61.4 本论文的主要研究内容72 基本理论知识概述82.1 控制系统相关概念82.2 切换系统的建模92.3 滑模控制的线性系统的一般形式的由来102.4 滑

11、模控制的基础知识122.5 滑模控制器的设计123 对于简单线性切换系统的观测器设计143.1 系统描述143.2 对于给定假设的评论143.3 标记法153.4 无切换系统的分等级的二阶滑模观测器163.5 切换系统的观察193.6 仿真实例233.6 本章小结314 切换系统基于观测器的滑模控制334.1 系统描述334.2 观测器设计354.3 滑模面的设计374.4 控制器综合394.5 数值仿真414.6 本章小结48结论 49致谢 50参考文献 511 绪论1.1 切换系统滑模控制的研究意义随着科技的进步，如何解决不确定性条件下的控制问题已经成为现代控制中的焦点课题。在控制系统中遇

12、到的任何问题，比如控制系统中硬件的老化与磨损，或者控制过程过于复杂等原因，都会引起实际被控对象与由控制器设计的实际数学模型之间或多或少的差异，外界的未知的不确定性的干扰、未知的对象的各种参数和未建模过程中的动态变化是这种差异的主要来源，所以有必要进行进一步的研究控制，对于不必要的环节则要简化省略。现代先进控制理论中的一门重要学科就是滑模控制，它的优点是实现简单，不但如此，当系统处于滑动模态时，它会对满足匹配条件的外界干扰和满足匹配条件的系统的不确定性具有不变性，即通常所说的稳定性或者叫抗干扰的能力，滑模控制在机器人、计算机控制、航空、航海和航天等现代先进的高科技的领域已经得到很成功的应用。滑模控制（,）是一类特殊的非线性控制，是指同一系统中同时包含连续动态部分与离散动态部分，以及他们之间相互影响，相互作用的一类系统，它的控制的不连续性是它的非线性的主要表现。这种控制策略所适用的系统的结构会时常变化，不是固定的，这也正是这种策略与其他控制策略的不同之处。根据系统的当前状态，滑模控制能在动态过程中有目的地不断变化，从而使系统按照预先设定好的“滑动模态”轨迹运动。滑动模态可以进行人为预先设计，是与对象参数及扰动无直接关系。这就使得滑模控制具有了以下4个主要优点：1.有快速响应能力；2.对应参数变化及扰动不灵敏；3.无需系统在线辨识；4.物理实现简单。近年来，大量的实际系统都在