滑模模糊控制 _生活百科

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滑模模糊控制模糊滑模控制(FSMC)是一种将模糊控制和滑模控制相结合的控制方法；它是在不确定环境下，对于複杂对象进行有效控制的一种智慧型控制方法。它不依赖系统的模型，而且对干扰具有完全的鲁棒性，同时保持了模糊控制和滑模控制的优点。
【滑模模糊控制】模糊滑模控制的基本设计方法是在滑模控制系统的趋近阶段通过模糊逻辑调节控制作用来补偿未建模动力学的影响，其目的是提高控制系统的品质、减少到达滑动面时间、降低抖振。
基本介绍中文名：滑模模糊控制
外文名：fuzzy sliding mode control
简称：FSMC
领域：自动化控制
释义：将模糊控制和滑模控制相结合
典型控制：直接型、选择型模糊滑模控制等
背景模糊控制模糊控制器根据语言规则对输入信息进行模糊推理得到控制器输出。模糊控制系统对具有高度非线性、藕合严重、没有明确的数学模型、环境因素大和具有较大时延及时变特性的对象的控制均优于直接数学控制系统，但它在动态回响及稳定性能方面存在一定的缺陷，还没有有效的数学方法用于模糊控制器的稳定性研究，只能用经验和实验来解决这个问题。主要有两个方面：（1）控制系统在负正误差“超大”(例如：起动不久或有较大扰动发生)的情况下，由于偏差变化量的影响，使系统在控制查询表中所选择的输出值不属于两极性质，这时实际的控制输出就不能使系统快速跟蹤给定值；（2）由于模糊控制器的量化作用，当实际偏差不等于零，而E=0时，控制器不作调整，这样就产生一定宽度的死区，导致稳态误差的存在，并且在工作点附近容易产生小範围的振荡。针对模糊控制器的缺陷，为了改善系统动态回响和提高稳定性，提出滑模变结构的模糊控制器。滑模控制滑模控制是一种非连续控制，只需估计干扰的界限而无需测定其具体值，可将被控对象从任意位置控制到滑动曲面上仍保持系统的稳定性和鲁棒性，并且容易实现，或者说，滑模控制系统对系统参数和外部扰动的不变性是其突出的优点。然而，滑模控制在本质上的不连续开关特性将会引起系统的颤动，这种颤动可能把系统中存在的未建模高频成分激励起来，甚至使系统不稳定。同时，颤动也增加了控制器的负担，易损坏控制器的部件。在常规滑模控制中，大多数控制设计是基干系统模型利用数学工具来解决的。然而在现实世界中，许多複杂的工业过程的精确的数学模型是得不到的或难以明确地表达。通过结合专家经验的语言信息，模糊控制能够有效地控制这些具有非线性、参数变化和干扰的複杂系统。方法模糊滑模控制FSMC(Fuzzy Sliding Mode Control)方法指将模糊控制和滑模控制的方法二者的优点相结合。FSMC可以不依赖系统的模型，保持了常规模糊控制的优点，同时FMSC又可以减弱单纯滑动模态控制系统存在的抖振。因此，FSMC是在不确定环境下，对于难于建模的複杂对象进行有效控制的一种智慧型控制方法。将模糊控制和传统的滑模控制相结合，在模糊滑模控制器中用模糊控制的输出代替滑模控制中的符号项，平滑了控制信号，从而抑制了滑模控制系统中所固有的颤抖现象。具体实现是将切换函式模糊化为单吊项，採用 Larsen 的积模糊蕴含规则，非模糊化决策採用重心法，推导出模糊控制器输出的解析表达式。意义对常规模糊控制模糊滑模控制器（FSMC）相对于常规模糊控制的变化具有两个方面的重要意义：（1）控制目标从跟蹤误差转为滑模函式，只要施加控制使滑模函式s为零，则跟蹤误差将渐进到达零点；（2）是对于n >2的高阶系统，模糊滑模控制具有简化模糊控制系统结构複杂性的作用。对于n>2的高阶系统，在常规模糊控制器中输入量应包括e以及e的直到n-1阶导数，输入量大；而FMSC的输入是二维的就已经将各阶导数包含在其中，而且这种“信息融合”是按照滑模原理而不是其他什幺主观原则进行的。对滑模控制对滑模控制而言，FSMC 的意义则在于它柔化了控制信号，减轻或避免了一般滑模控制的抖振现象。优点把滑模变结构控制与模糊控制相结合可以综合二者的优点：（1）由滑模变结构控制保证系统稳定性，且使滑动模态具有良好动态；（2）由模糊控制器调整模糊运动段特性以减弱抖振：在系统状态点远离切换线时，加大控制作用，使ds/dt较大，加快模糊运动段的回响速度；（3）在系统状态点接近切换线时适当减小控制作用，防止系统状态点以过大速度沖向切换线；（4）适当调整模糊控制器的特性，可以给出合适的控制力度,使系统既具有快速性，又能减弱抖振。将滑动模态的概念引入到模糊控制器的设计中，用滑模控制的到达条件来系统地决定模糊控制的规则。可以让模糊控制系统的动态行为被人为定义的滑动面标明和支配，并且通过将系统的状态变数与一个滑动变数相联繫，可将MIS0模糊控制器转化为一个SIS0模糊控制器，从而降低了输入空间的维数和模糊规则的数量。大多数有关模糊滑模控制的工作主要是套用模糊逻辑来设计滑模控制器。利用模糊集理论按照滑模控制的原理来构造控制规则，可以削弱了抖振现象，同时保证了模糊系统的稳定性。结合方式模糊滑模控制主要有以下五种结合方式：（1）通过模糊控制调节符号函式项或者饱和函式项，这种方式较好地选择切换係数以保证减小趋近速度和抖动。但靠其推导出来的趋近律参数由于常规模糊逻辑本身存在精度问题并不十分精确。（2）通过模糊控制补偿或者直接确定滑模控制量，它以切换函式及其微分为输入量，通过模糊推理获得滑模控制的控制量。此法易实现也能保证系统的稳定性，同时具有很强鲁棒性。（3）从系统化地构造模糊控制器的观点出发，根据滑模系统滑动模的到达条件作为準则生成模糊滑动控制器模糊滑模控制的规则库。还可以在输出上选定为增量式的控制量模糊值