类PID连续滑模控制的灵敏度分析与实验评估
系统与控制
2024-10-17 v3 系统与控制
摘要
连续高阶滑模(CHOSM)控制器是抑制扰动的有效工具。对于相对阶为 r 的系统,CHOSM方法利用仅关于滑模输出及其至多 (r-1) 阶导数的信息,即可对匹配Lipschitz扰动提供理论上的精确补偿,并确保有限时间收敛到 (r+1) 阶滑模集。本文以类PID的CHOSM控制器作为最简单且直观明了的示例(其对输出误差、其导数及其符号的积分均引入了非线性作用),研究其扰动抑制特性。我们采用谐波平衡方法,并在频域中分析了匹配Lipschitz扰动在控制回路中的传播。所得解以类Bode轨迹的形式呈现,且这些轨迹还依赖于谐波扰动的幅值。此类幅频特性使得其与线性PID控制系统在频域中的标准扰动灵敏度函数具有一定可比性。此外,针对所研究的二阶系统对象,为作基准对比,给出了一种简单直接的鲁棒线性PID控制器设计步骤。可能导致自激稳态振荡(即抖振)的附加(寄生)执行器动态亦被一并考虑。在实验室环境下基于机电执行器完成的详细案例研究,使PID与CHOSM控制器在宽带扰动抑制方面的优缺点得以清晰对比。
引用
@article{arxiv.2208.06608,
title = {Sensitivity analysis and experimental evaluation of PID-like continuous sliding mode control},
author = {Michael Ruderman and Johann Reger and Benjamin Calmbach and Leonid Fridman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.06608},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 11 figures