[发明专利]一种改进的自适应双幂次趋近律的方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开一种改进的自适应双幂次趋近律的方法、装置及存储介质，该方法包括：S10、根据系统特性及控制目标设计滑模面；S20、设计滑模面的自适应双幂次趋近律；S30、设计自适应双幂次趋近律中自适应增益的更新律；S40、根据系统性能和控制目标对所述自适应双幂次趋近律和所述自适应增益的更新律中的各个参数进行调节。相比于传统的双幂次趋近律，本发明所述方法能够确保系统轨迹在距离滑模面较远时具有更大的增益，同时也确保系统轨迹在接近滑模面时增益不会小于某一个下限值，从而有效缩短收敛时间，使系统具有更快的收敛速度；并确保系统轨迹在接近滑模面时增益减小，从而避免系统轨迹对滑模面的穿越，有效削弱了抖振现象。

技术领域

本发明涉及控制领域。更具体地，涉及一种改进的自适应双幂次趋近律的方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

作为变结构控制方法的一种，滑模控制结构简单，同时在提高闭环系统鲁棒性方面具有独特的优势，从而得到了学术界以及工程界的广泛关注。但另一方面，滑模控制的鲁棒性是通过引入符号函数，使得系统轨迹在滑模面上不断切换而获取的，这一现象称为抖振。抖振的发生很大程度上限制了滑模控制在实际工程中的应用，因为实际系统的执行机构无法实现对高频指令的稳定跟踪，同时这样的指令会使系统的能量消耗加剧、也会对执行机构造成磨损，甚至引起故障。为解决这一问题，普遍采取的方式是使用高阶滑模，即将符号函数引入到滑模面的二阶或二阶以上导数中，从而滑模面不显式包含符号函数。但这一方法引起的新问题在于控制器中需要引入一个或多个积分器，使控制器结构更为复杂，系统实时性变差，在飞机、导弹这样实时性要求高的系统中难以适用。另一种削弱抖振问题的常用方法是通过饱和函数替代符号函数，但这一方法直接牺牲了部分滑模控制的鲁棒性。

另一个限制传统滑模控制方法在工程中应用的因素在于无法保证滑模面的有限时间可达。在滑模控制理论中，通过Lyapnov第二定律对系统稳定性进行的分析仅能确保在时间趋于无限大时的系统状态收敛性，这无法满足实际系统对快速性的需求。1998年，在高为炳院士的著作《变结构控制理论基础及设计方法》中，首次提出了趋近律的概念，确保了系统轨迹能够在有限时间内到达滑模面，有效解决了前述问题。但目前，常用趋近律的性能往往都有一定的限制，比如：等速趋近律无法对趋近速率进行调整，指数趋近律会引入抖振，幂次趋近律在远离滑模面时接近速度慢等。近年来有学者提出了双幂次趋近律，一定程度上解决了接近速度慢这一问题，这一方法仍存在一定不足，且具有改进的空间。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种改进的自适应双幂次趋近律的方法、装置、计算机设备及存储介质。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供一种改进的自适应双幂次趋近律的方法，包括：

S10、根据系统特性及控制目标设计滑模面；

S20、设计滑模面的自适应双幂次趋近律；

S30、设计自适应双幂次趋近律中自适应增益的更新律；

S40、根据系统性能和控制目标对所述自适应双幂次趋近律和所述自适应增益的更新律中的各个参数进行调节。

在一个具体示例中，所述S10包括：设计系统的滑模面变量其中，R为实数集，s为一个n维向量。

在一个具体示例中，所述自适应双幂次趋近律为：

其中，s_i表示滑模面的第i个变量，ξ为一个常数参量，范围为0＜ξ＜1，为第一自适应增益，为第二自适应增益。

在一个具体示例中，所述自适应增益的更新律为：