比较滑模控制、bang-bang 控制与线性-二次-高斯控制在原子钟驭向中的应用

精确计时依赖于持续将本地时钟驭向更高精度参考标准的反馈。我们评估了一阶滑模控制（Sliding-Mode Control, SMC）用于驭向原子钟的效果，并将其与两种标准方法进行比较：线性-二次-高斯控制（Linear-Quadratic-Gaussian, LQG）和bang-bang（BB）控制。所有三种方法均在统一的数值框架内进行测试，采用标准的两态时钟模型，受白噪声和随机漫移频率噪声驱动。为确保结论不局限于单一噪声实现和单一时间段，我们在100个独立随机种子上重复进行精度分析，覆盖四个不同时间段（一周、一个月、一年和十年），以覆盖短期、中期和长期精度分析。我们的结果表明，SMC在所有四个时间尺度上均实现了优于LQG的持续精度。SMC和LQG在相同时间段内均显著优于BB。就全部分析时间范围而言，SMC的稳定性几乎与LQG相同，而BB显示出典型的短期不稳定性。综合来看，我们的结果表明，SMC可在不出现BB短期不稳定性的前提下实现优于LQG的更好精度。