二阶输出反馈滑模极值搜索控制方法

Ｏｕｔｐｕｔ＿＿ｆｅｅｄｂａｃｋ ｅｘｔｒｅｍ ｕｍ ｓｅｅｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍ ｏｄｅ
ＺＵ Ｏ Ｂｉｎ ，ＬＩ ｌｉｎｇ ，ＺＨ ＡＮＧ Ｌｅｉ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｏｐｔｏ—Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ Ｍ ｉｓｓｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００１，Ｃｈｉｎａ；
号 ，以 系统 的 输 出跟 踪 误 差 及 其 微 分 信 号 构 建 切 换 函 数 ，设 计 出二 阶 滑模 极 值 搜 索 控 制 律 。稳 定 性 分 析 证 明 了在 任 意 初 始 条 件 下 ，该 方 法 可使 系统 的 输 出量 全 局 收 敛 至 其 期 望 极 值 的 任 意 小 邻 域 内且 所 有 状 态量 均 是 一 致 范 数
摘 要 ：针 对 一 类 单 输 入 单 输 出 （ｓｉｎｇｌｅ—ｉｎｐｕｔ—ｓｉｎｇｌｅ—ｏｕｔｐｕｔ，ＳＩＳＯ）非 线 性 极 值 系统 的 控 制 问题 ，提 出 了 一 种
二 阶，利 用斜坡 函数 作为 输 出量 的参 考跟 踪信
３． Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｔｕｄｅｎｔｓ’Ｂｒｉｇａｄｅ， Ｎ ａｖａｌ Ａ ｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ ａｎｄ Ａ ｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｏｕｔｐｕｔ—ｆｅｅｄｂａｃｋ ｅｘｔｒｅｍ ｕｍ ｓｅｅｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ—ｉｎｐｕｔ—ｓｉｎｇｌｅ—ｏｕｔｐｕｔ（ＳＩＳＯ） ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｘｔｒｅｍ ｕｍ ｓｙｓｔｅｍ ｓ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ’Ｓ ｓｔａｔｅｓ ａｒｅ ｕｎｍ ｅａｓｕｒａｂｌｅ。ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｅｓ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｒａｍ ｐ ｔｉｍ ｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ’Ｓ ｏｕｔｐｕｔ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｍ ａｎｉｆｏｌｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ，ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｅｘｔｒｅｍｕｍ ｓｅｅｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｗ ｗ ｉｔｈ ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ．Ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗ ｓ ｔｈａｔ ａ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｘｔｒｅｍ ｕｍ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍ ｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ａｎ ａｒｂｉｔｒａｒｉｌｙ ｓｍ ａｌｌ ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｏｐｔｉｍ ａｌ ｐｏｉｎｔ ｕｎｄｅｒ ａｌｌ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ。ａｎｄ ａｌｌ ｔｈｅ ｓｔａｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｍａｉｎ ｕｎｉｆｏｒｍ — ｌｙ ｂｏｕｎｄｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍ ｅｔｈｏｄ．
二 阶输 出反 馈 滑 模 极 值 搜 索控 制方 法
左 斌 ，李 静 ，张 雷。
（１．北 京航 空航 天 大学仪器 科 学 与光 电工程 学院 ，北 京 １００１９１；２．海军航 空工 程学 院战 略导弹 工程 系 ， 山东 烟 台 ２６４００１；３．海 军航 空工程 学院研 究生管理 大 队，山东 烟 台 ２６４００１）
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｘｔｒｅｍ ｕｍ ｓｙｓｔｅｍ ；ｏｕｔｐｕｔ—ｆｅｅｄｂａｃｋ；ｅｘｔｒｅｍ ｕｍ ｓｅｅｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍ ｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏ】
０ 引 言
在 许 多 的 实 际 系 统 中 ，系 统 的 参 考 输 入 量 与 输 出 量 之 间 会 存 在 一 定 的 极 值 关 系 ，但 由 于 系 统 可 能 存 在 未 建 模 动 态 、参 数 时 变 、外 界 干 扰 等 因 素 的 影 响 ，导 致 这 种 极 值 关 系 是 部 分 已知 或 者 是 未 知 的 。然 而 ，极 值 搜 索 控 制 方 法 的 出现解决 了此类具有不 确定性 的非线性极值 系统 的控制 问 题 。 目前 ，极 值 搜 索 控 制 方 法 被 广 泛 地 应 用 到 光 伏 系 统 功 率 转 换 极 值 化 控 制 ］、能 量 电 池 的 最 大 功 率 点 跟 踪 控 制 ＿５］、多 关 节 鱼 类 机 器 人 控 制 ］、ＦＴＵ（Ｆｒａｓｃａｔｉ Ｔｏｋａｍａｋ Ｕｐｇｒａｄｅ）的射 频 加 热 最 优 化 控 制 ＿７］、微 小 型 机 电 系 统 （ｍｉ—
有 界 。仿 真 结 果 验 证 了 该 方 法 的 有 效 性 。 关 键 词 ：非 线 性 极 值 系统 ；输 出反 馈 ；极 值 搜 索 控 制 ；二 阶 滑 模 控 制
中 图 分 类 号 ：ＴＰ ２７３．２３
文 献 标 志 码 ：Ａ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—５０６Ｘ．２０１６．０８．２７
第 ３８卷 第 ８期 ２０１６年 ８月
文章 编 号 ：１００１—５０６Ｘ（２０１６）０８—１８９２—０７
系 统 工 程 与 电 子 技 术
Ｓｙｓｔｅｍ ｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．８ Ａｕｇｕｓｔ ２０１６
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