摘    要：針對傳統(tǒng)積分型滑模面容易產(chǎn)生積分飽和從而導致超調(diào)量大的缺點，在seshagiri和khalil設(shè)計的條件積分型滑模面的基礎(chǔ)上，提出了一種改進積分型滑模面，其可以根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)通過調(diào)節(jié)因子對積分項進行削弱來防止積分飽和：同時對調(diào)節(jié)目子的取值范圍進行了討論。并將改進積分型滑模面應(yīng)用到導彈的俯仰角速度跟蹤滑模控制器設(shè)計中，對舵機輸出受到干擾的情況進行了仿真：理論分析和仿真研究表明，改進積分型滑模面形式簡單，便于工程實現(xiàn)，在其基礎(chǔ)上設(shè)計的滑模控制器在受到類似脈沖干擾的情況下幾乎沒有超調(diào)和具有較短的調(diào)節(jié)時間。

關(guān)鍵詞：積分飽和；改進積分型滑模面；滑模控制；俯仰角速度跟蹤

中圖分類號：tp 27    文獻標識碼：a

    滑模控制的優(yōu)點是控制律容易實現(xiàn)，滑動模態(tài)對系統(tǒng)的攝動具有完全的白適應(yīng)性。但由于采樣頻率有限和切換裝置不可避免地存在慣性等因素，導致實際的滑動模態(tài)不是準確地發(fā)生在滑模面上，容易引起系統(tǒng)的劇烈抖振，成為它在實際應(yīng)用中的一大障礙。20世紀80年代slot/ne等提出了“邊界層”方法，采用飽和函數(shù)代替切換函教，為滑模控制的工程應(yīng)用開辟了道路，但是采用邊界層僅能保證系統(tǒng)狀態(tài)收斂到以滑模面為中心的邊界層內(nèi)，導致穩(wěn)態(tài)誤差存在：chern首先在滑模面的設(shè)計中引入了積分項來解決穩(wěn)態(tài)誤差問題。bailk將這種積分滑模面應(yīng)用到永磁同步電機控制器設(shè)計中，shtessel采用積分滑模面設(shè)計了無尾飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)和x-33的載入上行控制系統(tǒng)。雖然滑模面中引入積分項可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，然而在大的初始誤差和擾動下，積分會出現(xiàn)飽和效應(yīng)，引起大的超調(diào)和驅(qū)動機構(gòu)的飽和甚至使整個系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，seshgiri和khalil提出了一種條件積分滑模面，并已應(yīng)用到f-l6的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計

    受文獻[6-7]的啟發(fā)，本文提出了一種改進積分滑模面，消除了條件積分滑模面對積分項的削弱程度不可調(diào)節(jié)的限制，并將其應(yīng)用到導彈俯仰角速度跟蹤滑模控制器的設(shè)計中。仿真結(jié)果表明，所提出的改進積分滑模面具有一定的工程應(yīng)用價值。

    1)傳統(tǒng)積分滑模面對于跟蹤控制，是要設(shè)計控制器使系統(tǒng)的輸出y跟蹤期望輸出y。，即：

     

    傳統(tǒng)積分滑模面一般設(shè)計成如下形式：

    若采用等速趨近律，對式(2)求導：

      

    所求的控制律可由上式得到。

    為了抑制抖振，常采用邊界層方法，即飽和函數(shù)sat(s/μ)代替式(3)中的符號函數(shù)sgn(s)，函數(shù)sat（s/μ）的定義如下：

    式(2)中的積分項出用來減小使用邊界層方法所帶來的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差和提高響應(yīng)速度。

    2)條件積分滑模面?zhèn)鹘y(tǒng)積分滑模面中的積分項在存在大的初始誤差時，積分會出現(xiàn)飽和效應(yīng)而引起大的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時間，甚至會導致驅(qū)動機構(gòu)飽和使系統(tǒng)不穩(wěn)定。seshagiri和khalil對傳統(tǒng)的積分型滑模面中的積分項行了改進，提出了一種條件積分滑模面，其將式(2)作如下的改進：

    同時引入了增廣誤差的概念，其定義為