倒立摆的滑模控制

资 源 简 介

倒立摆的滑模控制

详 情 说 明

倒立摆是经典的非线性不稳定系统，常用于验证控制算法的鲁棒性。滑模控制因其对参数不确定性和外部干扰的强鲁棒性，成为解决倒立摆控制问题的有效手段。

模型参考滑模控制的核心思想是通过设计参考模型来规定期望的动态性能，再构造滑模面使系统轨迹收敛至参考模型轨迹。对于倒立摆系统，需首先建立其非线性动力学模型，通常包含小车位置和摆杆角度两个自由度。

滑模面的设计是关键步骤，需要保证系统状态到达滑模面后能沿滑模面向平衡点滑动。常用的滑模面设计会结合角度误差和角速度误差的线性组合。控制律通常包含等效控制项和切换控制项，前者用于维持滑模面上的运动，后者用于处理不确定性和干扰。

该方法的特点是在存在模型不确定性和外部干扰时，仍能保证系统稳定性，但可能带来控制信号的抖振现象。后续改进方向可考虑结合模糊逻辑或观测器技术来抑制抖振，或采用高阶滑模控制提高收敛性能。