蹺蹺板的模糊滑模控制系統(tǒng)設(shè)計

　　3模糊滑模控制器的設(shè)計

　　滑模變結(jié)構(gòu)控制具有響應(yīng)速度快、魯棒性強等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用與非線性系統(tǒng)控制當(dāng)中，但是滑模控制容易引起系統(tǒng)的抖振現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)的最終不穩(wěn)定。模糊滑模控制是在不確定環(huán)境下，對于復(fù)雜對象進行有效控制的一種智能控制方法。它不依賴系統(tǒng)的模型，而且對干擾具有完全的魯棒性，同時保持了模糊控制和滑模控制的優(yōu)點。模糊滑模控制的基本設(shè)計方法是在滑模控制系統(tǒng)的趨近階段通過模糊邏輯調(diào)節(jié)控制作用來補償未建模動力學(xué)的影響，其目的是提高控制系統(tǒng)的品質(zhì)、減少到達滑動面時間、降低抖振。文中利用模糊控制規(guī)則調(diào)整控制輸入量的大小，保證滑模控制到達條件得到滿足。模糊滑模控制原理如圖1所示。

　　圖1模糊滑模控制原理圖

　　由圖可知，模糊滑模控制系統(tǒng)由三部分組成，即切換函數(shù)、模糊控制器、和被控對象。滑模函數(shù)的輸入為系統(tǒng)狀態(tài)變量，切換函數(shù)設(shè)計為s=C·X

(1)

　　模糊控制器的輸入為切換函數(shù)及其變化率，這樣可有效的減少模糊規(guī)則的數(shù)量，很好的解決高階系統(tǒng)多輸入中存在的規(guī)則爆炸問題。控制的變化量作為滑模控制器的輸出，可使模糊滑模控制成為無模型控制，依賴于被控對象的程度較小[7]。

　　根據(jù)模糊控制原理，定義模糊集，

　　其中PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB分別表示為正大，正中，正小，零，負(fù)小，負(fù)中，負(fù)大。在滿足不等式的條件下設(shè)計，所獲得的控制表如表1所示。使用的模糊規(guī)則是

　　表1模糊控制規(guī)則表

　　表中所有的控制規(guī)則是根據(jù)滿足這個達到滑模的充要條件所設(shè)計的[8]，所以設(shè)計的模糊滑模控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

　　4仿真研究

　　圖2 小車位置隨時間變化曲線