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KESIS 关于自动化滑模控制(SMC)在非线性倒立摆系统中的抖振(Chattering)抑制与实时性问题

关于自动化滑模控制(SMC)在非线性倒立摆系统中的抖振(Chattering)抑制与实时性问题

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目前在利用 Simulink 仿真和 单级倒立摆硬件平台 进行验证时,遇到了两个严重影响实验结论的问题:

  1. 控制量的高频抖振(Chattering):为了保证系统在受到外部脉冲干扰(模拟推力)时能快速恢复平衡,我加大了滑模切换增益。但结果是控制信号出现了非常剧烈的高频振荡,导致执行器(直流电机)发热严重并伴有尖锐噪声。我尝试将 sign 函数换成 sat 饱和函数,虽然抖振小了,但系统的稳定时间(Settling Time)慢了近一倍,且存在稳态静差。大家在写论文时,是如何在“鲁棒性”和“平稳性”之间做折中的?

  2. 具体困惑:干扰观测器(DOB)的引入:导师建议加一个扰动观测器来补偿外部负载,从而减小滑模增益。但在实际联调(使用 STM32 主控)时发现,观测器的计算占用了过多的 CPU 周期,导致采样周期从 1ms 漂移到了 5ms,系统反而变得不稳定了。

    李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性证明:我在论文推导中用了全局滑模面,但在证明 V˙<0 时,对于非线性项的处理一直比较模糊,大家有没有推荐的针对欠驱动系统稳定性的标准写法模板?

赵梓烁 已回答的问题
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倒立摆是典型的欠驱动系统。 你目前的模型是否考虑了传感器噪声?滑模控制对微分信号非常敏感,建议在反馈端加一个二阶超前-滞后补偿器或者卡尔曼滤波器(EKF)。 论文加分点建议:你可以补一个关于“执行器饱和(Actuator Saturation)”的消融实验。在实际工业环境中,执行器都是有量程限制的,如果你的控制器在考虑饱和情况下依然能收敛,实用性会大幅提升。

赵梓烁 发表新评论
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你回答的太专业了,请问可以帮我整一下吗,付费,高点也可以啊

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我只是觉得是滤波器的问题,真的帮你写可能水平就不够了,你还是找专业的,像[email protected]之类的吧

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