非奇异终端滑模控制(NTSM)
非奇异终端滑模控制(Nonsingular Terminal Sliding Mode Contral,NTSM)
在终端滑膜控制中,最后的部分我们抛出了奇异性的问题,所以在此基础上,我们提出非奇异终端滑膜控制,非奇异终端滑膜控制主要解决了终端滑模控制中的奇异性问题。
非奇异终端滑模的滑模面
s=x1+1βx2pqs = x_1 + \frac{1}{\beta}x_2^{\frac {p} {q}} s=x1+β1x2qp
其中,β>0\beta>0β>0,p,q>0,(p>q)p,q>0,(p>q)p,q>0,(p>q) 为正奇数,且 1<pq<21 < \frac{p}{q} < 21<qp<2。
控制器设计
考虑二阶不确定非线性系统
{x˙1=x2x˙2=f(x)+g(x)u+d(x)\begin{cases} \dot x_1 = x_2 \\ \dot x_2 = f(x) + g(x)u + d(x) \end{cases} {x˙1=x2x˙2=f(x)+g(x)u+d(x)
其中x=[x1,x2]Tx = [x_1,x_2] ^ {T}x=[x1,x2]T,d(x)d(x)d(x) 代表不确定的外部干扰,且有 d(x)≤Dd(x) \le Dd(x)≤D,即干扰有上界
对于二阶系统我们可以将滑膜面设计为
s=x1+1βx2pqs = x_1 + \frac{1}{\beta} x_2 ^ {\frac {p} {q}} s=x1+β1x2qp
非奇异滑膜控制器设计为
u=−g−1(x)(f(x)+βqpx22−qp+(D+ε)sgn(x))u = -g^{-1}(x)(f(x)+\beta \frac{q}{p} x_2^{2 - \frac {q} {p}} + (D+\varepsilon)sgn(x)) u=−g−1(x)(f(x)+βpqx22−pq+(D+ε)sgn(x))
稳定性分析,设李雅普诺夫函数 V=12s2V = \frac {1} {2} s^2V=21s2,所以有 V˙=ss˙\dot V = s \dot sV˙=ss˙,将 uuu 带入可得
V˙=s(x˙1+β−1pqx2qp−1x˙2)=s(x2+β−1pqx2qp−1(f(x)+g(x)u+d(x)))=s(x2+β−1pqx2qp−1(f(x)+g(x)(−g−1(x)(f(x)+βqpx22−qp+(D+ε)sgn(x)))+d(x)))=s(x2+β−1pqx2qp−1(f(x)−(f(x)+βqpx2qp+(D+ε)sgn(x))+d(x)))=s(x2+β−1pqx2qp−1(−βqpx22−qp−(D+ε)sgn(x)+d(x)))=s(β−1pqx2qp−1(−(D+ε)sgn(x)+d(x))=β−1pqx2qp−1(−(D+ε)∣s∣+sd(x))≤β−1pqx2qp−1(−ε∣s∣)\begin{align} \dot V &= s(\dot x_1 + \beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1}{\dot x_2}) \\ &= s(x_2 + \beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1}(f(x) + g(x)u + d(x))) \\ &= s(x_2 + \beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1}(f(x) + g(x)(-g^{-1}(x)(f(x)+\beta \frac{q}{p} x_2^{2 - \frac {q} {p}} + (D+\varepsilon)sgn(x))) + d(x))) \\ &= s(x_2 + \beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1}(f(x) - (f(x)+\beta \frac{q}{p} x_2^{\frac {q} {p}} + (D+\varepsilon)sgn(x)) + d(x))) \\ &= s(x_2 + \beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1}(- \beta \frac{q}{p} x_2^{2-\frac {q} {p}} - (D+\varepsilon)sgn(x) + d(x))) \\ &= s(\beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1}(- (D+\varepsilon)sgn(x) + d(x)) \\ &= \beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1}(- (D+\varepsilon)|s| + sd(x)) \\ &\le \beta^{-1} \frac {p} {q} x_2^{\frac {q} {p} - 1} (-\varepsilon |s|) \\ \end{align} V˙=s(x˙1+β−1qpx2pq−1x˙2)=s(x2+β−1qpx2pq−1(f(x)+g(x)u+d(x)))=s(x2+β−1qpx2pq−1(f(x)+g(x)(−g−1(x)(f(x)+βpqx22−pq+(D+ε)sgn(x)))+d(x)))=s(x2+β−1qpx2pq−1(f(x)−(f(x)+βpqx2pq+(D+ε)sgn(x))+d(x)))=s(x2+β−1qpx2pq−1(−βpqx22−pq−(D+ε)sgn(x)+d(x)))=s(β−1qpx2pq−1(−(D+ε)sgn(x)+d(x))=β−1qpx2pq−1(−(D+ε)∣s∣+sd(x))≤β−1qpx2pq−1(−ε∣s∣)
根据上述分析可知 x2≠0x_2 \ne 0x2=0 时,满足李雅普诺夫稳定条件。接下来需要分析的就是在之前的奇异点的问题,我们发现,将控制量带入到系统模型方程可得
x˙2=−βqpx22−pq+d(x)−(D+ε)sgn(s)\dot x_2 = -\beta \frac{q}{p}x_2^{2-\frac{p}{q}} + d(x) - (D+\varepsilon)sgn(s) x˙2=−βpqx22−qp+d(x)−(D+ε)sgn(s)
当 x2=0x_2 = 0x2=0 有:
x˙2=d(x)−(D+ε)sgn(s)\dot x_2 = d(x) - (D+\varepsilon)sgn(s) x˙2=d(x)−(D+ε)sgn(s)
分析可知,此时当 s>0s>0s>0 则 x2x_2x2 快速减小,此时当 s<0s<0s<0 则 x2x_2x2 快速增加。所以可以在有限时间内实现 s=0s=0s=0。
收敛速度问题
该方法解决了奇异性问题,但是收敛速度问题并没有解决,在接近滑模面时的收敛速度仍然较慢。所以在此基础上提出了非奇异快速终端滑膜控制
非奇异终端滑模控制(NTSM)相关推荐
- VSC/SMC(十三)——快速和非奇异Terminal滑模控制(含程序模型)
目录 前言 1.Terminal滑模控制 1.1 传统Terminal滑模 1.2非奇异Terminal滑模 1.3 非奇异快速Terminal滑模 2.传统Terminal滑模 2.1 控制器设计 ...
- 终端滑模控制(TSM)
终端滑模控制 (Terminal Silding Mode Contral, TSM) 在之前的文章中我们介绍了滑膜控制理论,我们是选取了一个滑模面,使系统达到滑模面后误差逐渐下降到0,收敛的速度可以 ...
- 网联车辆队列有限时间终端滑模控制
创新点: 引入一种新的二次间距策略, 保证车队系统的交通流稳定性. 提出两种基于非线性终端滑模控制和有限时间理论的分布式协同控制算法, 通过构造Lyapunov函数分析系统的有限时间稳定性与队列稳定性 ...
- 【matlab】单摆鲁棒滑模控制matlab实现从简到繁
前言 这是前几周现代鲁棒控制课程一位同学的大作业,ppt做的很详细,但是并没有分享代码,我就根据ppt里的单摆模型以及所涉及到的鲁棒滑模控制方法和思路,自己搭了一套仿真程序,非常便捷,需要切换控制方法 ...
- 终端滑模matlab程序,机器人轨迹跟踪控制方法研究(含MATLAB程序)
机器人轨迹跟踪控制方法研究(含MATLAB程序)(课题申报表,任务书,开题报告,中期检查表,外文翻译,论文15300字,程序,答辩PPT) 摘 要 机器人是一类复杂的.具有不确定性的.多输入多输出非线 ...
- VSC/SMC(十四)——全局快速Terminal滑模控制(含程序模型)
目录 1. 收敛时间分析 2.高阶全局Terminal滑模控制器设计与分析 3.高阶全局Terminal滑模鲁棒控制器设计与分析 3.1 总结 4. 仿真分析 4.1 二级非线性系统 4.2 S函数编 ...
- 终端滑模(Terminal滑模)理解
一.什么是终端滑模 在前面所介绍的滑模控制中,我们是选取了一个线性的滑模面s,使系统达到滑模面后,误差逐渐收敛到0,收敛的速度可以通过调节滑模面的参数来实现.后来人们为了使滑模控制有更好的性能,便想到 ...
- 终端滑模matlab程序,滑模变结构控制 MATLAB程序
[实例简介] 滑模控制 MATLAB [实例截图] [核心代码] fac23b3f-e420-4e36-9a5a-2e225aeaf4da └── 滑模变结构控制MATLAB仿真(第3版):基本理论与 ...
- 滑模控制入门与简单应用
1.阅读书籍 ①<终端滑模控制理论及应用>张袅娜 第1章 (简单的滑模控制理论框架) ② <滑模变结构控制MATLAB仿真基本理论与设计方法(第3版)>刘金琨 第1-7章(理论 ...
最新文章
- Caffe源码中Net文件分析
- vc6.0 记录一些常见问题的解决方案
- zookeeper kafka迁移后logstash消费不了Kafka消息
- Spring 5 新特性:函数式Web框架
- Nginx服务器启停方式介绍
- 拼多多联合三奇医卫等企业,每天上架1000万只平价口罩
- webpack4升级指南
- HexEdit Linux下命令集
- 毕业论文系列-公式编号-等号对齐及编号
- 目标检测+双目测距——基于yolov5
- startActivityForResult用法
- 遇到“此网站的安全证书有问题”怎么办
- 计算机配件出口单证,出口制单
- script type=text/JavaScript是什么
- 我的 OCM 之路|书写无悔青春,追梦永不止步
- RAKsmart韩国服务器与日本服务器的差异
- Sched: RT throttling activated
- 《小狗钱钱》--chapter3.4.5--挖掘需求、排除干扰
- PCF8563模块不走时(海振电子PCF8653模块)
- 计算机中断/硬中断/软中断之理解(1)