《先进控制理论及其应用 教学课件 ppt 作者 葛宝明 林飞 第7章 变结构控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《先进控制理论及其应用 教学课件 ppt 作者 葛宝明 林飞 第7章 变结构控制（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 变结构控制,7.1 相平面基础 7.2 结构的定义 7.3 变结构控制与开关控制 7.4 变结构控制系统中的滑动模态 7.5 滑模变结构控制 7.6 永磁同步电动机的离散时间趋近率控制,7.1 相平面基础,1)稳定焦点：不管初始状态如何，经过一些衰减振荡，最后趋于平衡状态，奇点附近的相轨迹最终收敛于它的对数螺旋线，如图71所示。 2)不稳定焦点：相轨迹也是一族对数螺旋线，但运动过程是振荡发散的，如图72所示。 3)稳定节点：相轨迹非周期地趋向于平衡状态的过程，这种奇点称为稳定节点，如图73所示。 4)不稳定节点：相轨迹非周期地趋向于发散，这种奇点称为不稳定节点，如图74所示。 5)鞍点
2、：相轨迹是一族“双曲线”，属于不稳定平衡状态，如图75所示。 6)中心：奇点附近的相轨迹是一族封闭曲线，这种奇点称为中心，如图。,中心：奇点附近的相轨迹是一族封闭曲线，这种奇点称为中心，如图。,7z1.tif,中心：奇点附近的相轨迹是一族封闭曲线，这种奇点称为中心，如图。,7z2.tif,中心：奇点附近的相轨迹是一族封闭曲线，这种奇点称为中心，如图。,7z3.tif,中心：奇点附近的相轨迹是一族封闭曲线，这种奇点称为中心，如图。,7z4.tif,中心：奇点附近的相轨迹是一族封闭曲线，这种奇点称为中心，如图。,7z5.tif,中心：奇点附近的相轨迹是一族封闭曲线，这种奇点称为中心，如图。,7z6
3、.tif,7.2 结构的定义,它不指控制系统的物理结构，也不指系统框图形式的结构。“结构”是一种定性的概念，它应能定性地反映控制系统的内在性质。 控制系统的许多定性性质都可在系统的相轨迹中反映出来，如系统的稳定性、渐近特性、跟踪快速性、振荡特性及系统行为的鲁棒性等。所以，相轨迹描绘了系统的内在特性。,7.3 变结构控制与开关控制,1. 非变结构的开关控制 2. 变结构的开关控制,1. 非变结构的开关控制,7z7.tif,1. 非变结构的开关控制,7z8.tif,1. 非变结构的开关控制,7z9.tif,1. 非变结构的开关控制,7z10.tif,2. 变结构的开关控制,7z11a.tif,2.
4、 变结构的开关控制,7z11b.tif,7z12.tif,7z13.tif,(73),7z14.tif,(73),7z15.tif,(73),7z16.tif,(73),7z17.tif,(73),7z18.tif,7.4 变结构控制系统中的滑动模态,7z19.tif,7.4 变结构控制系统中的滑动模态,7z20.tif,7.4 变结构控制系统中的滑动模态,7z21.tif,7.5 滑模变结构控制,7.5.1 滑模运动 7.5.2 滑模变结构控制的基本问题,7.5.1 滑模运动,1)通常点：运动点到达切换面附近时，穿越此点而过，如图722中A点。 2)起始点：切换面上的点向切换面两边离开，如图
5、722中B点。 3)终止点：运动点到达切换面时，从切换面两边趋向于该点，如图722中C点。,终止点：运动点到达切换面时，从切换面两边趋向于该点，如图722中C点。,7z22.tif,7.5.2 滑模变结构控制的基本问题,1)滑动模态存在，即式(74)成立。 2)状态运动满足可达性条件：在切换面i(x)0(i=1，p)以外的状态点都将于有限时间内到达切换面。 3)滑模运动稳定。 4)系统满足期望的动态品质。,7.5.2.1 滑动模态的可达性及广义滑模,1)系统运动点位于图723的1，运动方程为 2)系统运动点位于图723的2，运动方程为 3)运动点开始于3点，或系统运动已到达滑动模态区。 4)无
6、论系统运动点开始于1、2或3，若运动过程中遇到了稳定平衡点，则系统的运动将停留在该平衡点，不再继续运动。,系统运动点位于图723,7z23.tif,7.5.2.2 滑模运动的稳定性,7.5.2.3 滑模变结构控制系统的动态品质,1)系统在连续控制+(x)(s(x)0)，或-(x)(s(x)0)作用下进行正常运动。 等速趋近率，定义 指数趋近率，定义 幂次趋近率，定义 2)系统在切换面附近并沿切换面s(x)=0的滑模运动有两种情况：一种是系统运动点在切换面s(x)=0附近上下穿行，它的产生是由于系统运动点到达切换面时ds(x)/dt0，或切换开关具有时间滞后，如图724a和b所示；另一种表现为系
7、统滑动模态的极限运动，它相当于同时满足条件s(x)=0及ds(x)/dt=0，如图724c所示。,2) 它相当于同时满足条件s(x)=0及ds(x)/dt=0，如图724c所示。,7z24.tif,7.5.3 滑模变结构控制的基本方法,1.常值切换控制 2.函数切换控制 3.比例切换控制,1.常值切换控制,7z25.tif,2.函数切换控制,7z26.tif,7.6 永磁同步电动机的离散时间趋近率控制,7.6.1 基于内模控制的电流环设计 7.6.2 基于离散时间趋近率控制的速度环设计,7.6.1 基于内模控制的电流环设计,7z27.tif,7.6.1 基于内模控制的电流环设计,7z28.ti
8、f,7.6.1 基于内模控制的电流环设计,7z29.tif,7.6.2 基于离散时间趋近率控制的速度环设计,1.对象模型 2.离散时间趋近率控制 3.仿真结果,3.仿真结果,1.变结构控制中的“结构”指的是什么？ 2.试分析滑模变结构控制与变结构控制及开关控制间的关系。 3.变结构控制有什么优缺点？ 4.有一线性系统为 5.分别以串励直流电动机和他励直流电动机为对象，应用变结构控制方法，分别设计各自控制系统，使电动机转速跟踪阶跃函数，并应用Matlab软件进行仿真验证。,3.仿真结果,7z30.tif,3.仿真结果,7z31.tif,3.仿真结果,7z32.tif,3.仿真结果,7z33a.tif,3.仿真结果,7z33b.tif,3.仿真结果,7z34.tif,4.有一线性系统为,1)判断系统的能控性。 2)对于状态反馈控制u=-41或u=41-0.12，结合相轨迹进行分析，由其构成的系统稳定吗？先理论分析，然后应用Matlab软件进行仿真验证。 3)若上述控制作用无法使系统渐近稳定，则利用它们设计一滑模变结构控制系统，使系统在任何初始状态下都收敛且稳定于原点，并分析切换函数参数对系统性能的影响。,
