可變結構系統之滑動模式分析

Abstract

可變結構系統與傳統自動控制系統相異之處在於它們的結構被有意的切換。理論上， 幾乎有無限多種可能之控制律可用來控制系統結構之切換，其中有一種被稱為滑動模 式之控制律，在可變結構系統理論中獲得最多的關注。 在控制系統中引入滑動模式的設計，可使系統具有快速度，對受控體參數變化與外來 干擾低敏感性，以及實際製作簡易等優點，因此，可變結構系統理論主要即在探討保 證滑動模式存在之條件。 然而，在一實際的可變結構系統中，由於切換開關不可避免的時延，我們無法得到理 想的滑動模式，如此將會減低可變結構的優點，因此，在這篇論文中，我們提出一種 「等擺滑動模式法」來解決這個問題。利用此種滑動模式法，對切換開關具時延的可 變結構系統，我們可得到最快速的切換頻率，如此，將使系統之響應非常近似理想的 滑動模式。 對於非線性之受控體以及參數具不確定性之線性受控體，本論文利用一為固定而另一 為切換之回授控制組合，建立了滑動模式存在與狀態點到達切換平面之條件。 最後，我們成功地應用可變結構控制來構架一弦波振盪器，在這個方法中，我們先定 義一滑動橢圓，接著並推導出滑動橢圓存在之條件。弦波振盪器的振幅與頻率即完全 由此一滑動橢圓之方程式決定。我們所提出之切換法則極為簡單且易於實體製作。