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控制系统数字仿真与CAD 第3版教学课件 ppt 作者张晓华主编 _ 毕业答辩

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1、硕士研究生毕业答辩基于滑模变结构控制的吊车防摆技术研究,专业：电力电子与电力传动学生：向博导师：张晓华教授,主要研究内容,理论研究部分 1、研究滑模变结构控制理论； 2、设计基于滑模变结构控制的防摆控制器； 3、针对抖振现象，研究了准滑模变结构控制；实物实验部分 4、在吊车实验平台上验证滑模变结构控制器。,变结构理论研究的历史,变结构控制，是在俄罗斯产生的控制理论；50年代末，由叶米里亚诺夫倡导，其后由乌特金等追随，研究中心是莫斯科控制问题研究所；70年代中，欧美学者注意到这一理论；80年代中，此理论引起了我国学者的重视。,VSS的基本概念,有一非线性控制系统确定切换函数向量：寻求变结构控制：使得系统满足：,滑模面,可达,稳定,滑动,可达，滑动，稳定,VSS控制的基本结构( ),常值切换,继电切换,函数切换,比例切换,VSS的优点,VSS的控制算法简单,实时计算时间少； VSS适用于很多类型的非线性系统；处于滑模状态的VSS对系统参数变化及外部干扰具有很强的鲁棒性；而且它可以把不稳定的(或品质极差的)系统综合成一个高质量

2、的稳定系统。,VSS的应用,近年来已被广泛应用于处理一些复杂的非线性、时变、多变量耦合及不确定系统；开始被用来解决实际问题，诸如机器人控制，飞行器控制，电力系统控制，电机控制等等； VSS在机械手中应用。,吊车系统建模,定绳长吊车防摆VSS控制器的设计,二维模型推导设可得如下二维系统：,定绳长吊车防摆VSS控制器的设计,设滑模面为：采用等速趋近率控制策略控制函数为：,系统仿真结果,系统时域图,系统相平面图,定绳长吊车防摆定位VSS控制器的设计,设：则可得系统模型为：,定绳长吊车防摆定位VSS控制器的设计,取滑模面为：采用等速趋近率控制策略控制函数为：,仿真结果,系统时域图,抖振太大了！,变绳长吊车防摆VSS控制器的设计,设：可得系统模型为：,变绳长吊车防摆VSS控制器的设计,定义滑模面为：采用等速趋近率的控制策略,变绳长吊车防摆VSS控制器的设计,控制函数为：,仿真结果,系统时域图,抖振太大了！,抖振太大了！,仿真结果,系统相平面图,变结构控制系统的抖振问题,从理论角度，在一定意义上，由于滑动模态可以按需要设计，而且系统的滑模运动与控制对象

3、的参数变化、系统的外部扰动及内部的摄动无关，因此滑模变结构控制系统的“鲁棒性”要比一般常规的连续控制系统强；然而，滑模变结构控制在本质上的不连续开关特性格会引起系统的一种“抖振”问题。,造成抖振的因素分析,时间滞后开关；空间滞后开关；系统惯性的影响；系统时间纯滞后和空间“死区”的影响；状态测量误差；时间离散滑模变结构控制系统的抖振。,准滑动模态,准滑动模态控制方案,柔化sgn(s)函数法；边界层法； sgn(s) 趋近率法；,准滑动模态控制,定绳长吊车防摆控制器,滑模变结构控制,准滑模伪变结构控制,定绳长吊车防摆定位控制器,滑模变结构控制,准滑模伪变结构控制,变绳长吊车防摆定位控制器,滑模变结构控制,准滑模伪变结构控制,系统鲁棒性仿真实验,吊车自重不同,负载质量不同,系统鲁棒性仿真实验,摩擦系数不同,绳长不同,系统鲁棒性仿真实验,位移不同,外部扰动,吊车防摆实物实验装置,吊车机械系统,吊车防摆实物实验装置,结构图,外形图,吊车防摆效果实验的录像,手动运行时的效果,自动防摆控制效果,防摆系统鲁棒性验证录像,变质量,变绳长,变位移,外部扰动,本文研究了滑模变结构理论及其在吊车防摆控制中的应用，设计了滑模变结构控制器，针对抖振问题，提出了降低抖振的算法。并通过数字仿真和实物实验，验证了基于滑模变结构控制的吊车防摆控制器的有效性和强鲁棒性。,总结,欢迎各位老师提出宝贵意见！,谢谢大家！,

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