欠驱动非线性系统的滑模控制研究.doc

摘要：欠驱动系统是系统控制量少于系统输入量的非线性系统。欠驱动系统实际应用十分广泛，涉及领域包括机器人技术、航空航天、海洋舰艇。滑模控制理论是一类专门针对非线性系统实现鲁棒控制的算法。本课题针对一类欠驱动非线性系统，利用滑模控制方法，设计控制器，实现系统的稳定。在MATLAB的环境下，本文利用S函数，编写仿真程序，验证控制方案的可行性。依次完成了如下任务：

首先，第一章介绍欠驱动系统，尤其是这类系统的研究价值，查阅相关文献，了解当前的研究现状。

第二，本文回顾了研究欠驱动系统所用到的预备知识，包括滑模控制理论，SIMULINK和S函数的使用方法。

第三，本文针对欠驱动非线性系统，设计了基于滑模控制理论的控制方案，阐述了对滑模控制器的设计过程、参数的选取原则以及系统的稳定性分析。

第四，对设计的滑模控制器进行仿真验证，利用SIMULINK仿真平台和S函数搭建控制器的仿真模型。

最后，总结本文的研究成果，展望今后的研究方向。

关键词：欠驱动系统；非线性控制；滑模控制理论；MATLAB；S函数

目录

摘要

ABSTRACT

1. 绪论-1

1.1 课题来源及研究的目的和意义-1

1.2 欠驱动系统的国内外研究现状-2

1.3 本论文研究的主要内容-3

2. 预备知识-4

2.1 滑模控制理论-4

2.1.1 滑模控制介绍-4

2.1.2 滑模控制原理-4

2.1.3 滑模控制器设计-6

2.2 SIMULINK基础操作-7

2.2.1 SIMULINK仿真环境-7

2.2.2 SIMULINK的基本操作-9

2.2.3 SIMULINK系统建模与仿真-11

2.2.4 SIMULINK系统仿真应用-13

2.3 控制系统S函数设计-17

2.3.1 S函数介绍-17

2.3.2 S函数基本结构-18

2.3.3 S函数描述实例-20

3. 欠驱动系统的滑模控制-22

3.1引言-22

3.2一类欠驱动系统的滑模控制-22

3.2.1系统描述-22

3.2.3滑模控制器的设计及分析-22

4. 仿真验证-25

4.1 仿真实例-25

4.2  SIMULINK仿真结构图-25

4.3 仿真结果及分析-25

4.4 本章小结-28

5. 总结与展望-29

参 考 文 献-30

致 谢-32

附 录-33