基于趋近律方法的离散变结构控制设计.docx

基于趋近律方法的离散变结构控制设计
离散变结构系统是由多个模态子系统组成的系统，每个子系统的系统结构和动力学方程都存在着不同的形式。在这种系统中，系统的状态和控制输入都是在一个预先定义的模态集合中选择的，并且在不同的模态下，系统的行为也会有所不同。离散变结构系统因具有模态切换、非线性、不确定性和复杂性等特点，其控制设计成为了一个广泛关注的研究热点。
在离散变结构控制的研究中，趋近律方法被广泛应用。其关键思想是通过设计合适的控制器和趋近律，使得系统状态，或者系统状态的某些特性通过一些约束能够在有限时间内趋近于某个特定的目标集合，或者实现其它控制要求。因此，趋近律方法为设计离散变结构控制器提供了一种通用的设计框架。
趋近律方法的基本思路是，设计一个合适的控制器，使得系统状态在控制输入的作用下，能够通过趋近律的作用在有限时间内到达目标集合。具体步骤包括以下几个步骤：
首先，确定系统的模型和模态集合，确定控制目标并制定相应的目标集合。这步骤主要是应用离散变结构系统理论中的方法进行建模，包括对系统的结构进行抽象描述、模态定义和控制目标的目标集合定义等工作。
其次，设计趋近律和控制器。设计趋近律和控制器是整个趋近律方法控制器的核心步骤。通过选用适当的趋近律和控制器使得系统在运动过程中能够趋近于目标集合并保持稳定。趋近律的作用就是使得系统在运动过程中，系统的状态或者某些特性逐渐趋近于目标集合。而控制器的作用就是保证系统在比较宽松的限制条件下满足趋近律的要求，使得系统的状态或者某些特性达到目标集合。
最后，进行仿真验证和实验验证。为了验证设计的控制器和趋近律的有效性，需要进行仿真验证和实验验证。通过仿真验证和实验验证使得趋近律方法控制器的方法得以验证，并且可以通过调整参数或者控制策略来进行改进。
以一台工业机器人的离散变结构控制设计为例，建模时可以将该机器人建模为一个由多个、功能不同的运动子系统组成的离散变结构系统。在此基础上，确定了机器人控制的目标集合，即通过趋近律控制机器人在有限时间内完成某些特定的动作或等待指令。通过设计跟踪控制器和趋近律，使机器人能够在满足控制约束条件的情况下，将机器人的状态控制在目标集合内，并且具有较好的鲁棒性，多次实验验证了该方法的可行性，也证明了趋近律方法控制器对于离散变结构系统中的控制问题是有效的。
总之，离散变结构控制设计本身具有复杂性和多样性，具体的设计和实施过程需要从具体问题出发，根据系统的特点，灵活运用趋近律方法和其他控制策略进行优化和调整，不断实验证明其有效性和实用性。