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姚美宝助理教授在滑模变结构控制理论领域取得研究进展

发布时间:2021-05-14点击:


我院助理教授姚美宝以第一作者发表论文 A Fast Terminal Sliding Mode Control Scheme with Time-Varying Sliding Mode Surfaces 近日被 Journal of the Franklin Institute 期刊接收。该期刊为中科院一区推荐期刊,也是数学跨学科应用 (Mathematics & Interdisciplinary Applications) 领域的TOP期刊,IF (2021) = 4.036。论文的主要合作者包括哈尔滨工业大学航天学院的崔祜涛教授。

滑模变结构控制是一类特殊的非线性控制方法,通过设计变结构控制策略使系统状态到达并维持滑动模态,即预先设计的高维流型,能够应对未建模动态及系统参数变化,且对外部扰动不灵敏,具备响应迅速、鲁棒性强、物理实现简单等优点,广泛地应用在机器人、航空航天、工业生产等领域。

当前较为先进的终端滑模控制理论应用受限于奇点(Singularity)问题,即系统状态处于特殊位形时,控制作用趋于无穷,这很大程度上影响控制品质;且滑模面设计高度依赖于系统初始状态的精确测量或估计,对实际工程应用提出了很大挑战。针对二阶非确定系统,论文提出了一种新的终端滑模控制方法,首先设计一簇时变滑模面,给出终端吸引子非奇异的充分必要条件,并使其收敛至终端滑动模态;基于此设计相应的终端滑模控制器,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明其有限时间收敛特性。该控制方法无需系统初始状态的先验条件,即可实现被控对象的全局快速收敛。论文亦将其推广至高阶(二阶以上)控制系统,为终端滑模控制的实际工程应用奠定理论基础。