MATLAB非线性系统滑模控制建模与仿真分析平台

资 源 简 介

本项目基于滑模控制理论，在MATLAB环境中实现了针对非线性系统的鲁棒控制器设计。支持自动构建滑动面，确保状态轨迹在有限时间内收敛，并通过李雅普诺夫稳定性分析验证系统强鲁棒性，适用于不确定动态及有界输入扰动场景的仿真分析。

详 情 说 明

非线性系统滑模控制建模与仿真分析平台

项目介绍

本项目是一个基于滑模控制（SMC）理论的集成化建模与仿真分析平台，旨在为非线性系统、含不确定动态及有界输入扰动的控制问题提供鲁棒控制器设计与性能评估工具。平台核心能力包括自动构建滑模面、设计趋近律控制算法、实施抖振抑制策略，并通过李雅普诺夫稳定性理论验证闭环系统的强鲁棒性。支持对系统动态响应进行多维度可视化分析，助力控制工程师快速验证算法有效性。

功能特性

• 鲁棒控制器设计：针对非线性系统模型，自动生成确保状态轨迹有限时间收敛至滑模面 s=0 的控制器
• 多模式滑模面配置：支持基于系统误差的线性或非线性组合滑模面设计
• 可配置趋近律算法：内置指数趋近律、幂次趋近律等算法，用户可调整参数以平衡收敛速度与抖振
• 抖振抑制技术：集成边界层法、高阶滑模等方法，有效平滑控制输入
• 稳定性分析验证：基于李雅普诺夫函数生成稳定性验证报告，确保控制系统全局渐近稳定
• 交互式仿真可视化：提供相轨迹图、控制输入曲线、误差收敛过程等多视角动态图表
• 抗扰动性能量化：输出跟踪误差积分、抗扰动能力系数等鲁棒性量化指标

使用方法

1. 定义被控对象：输入系统状态空间方程或传递函数模型
2. 设置不确定性：指定参数摄动范围与外部扰动幅值、频率特征
3. 配置控制器：设定滑模面参数、趋近律类型与增益、边界层厚度等
4. 执行仿真分析：运行平台生成控制律，获取系统动态响应
5. 查看结果：分析相轨迹动画、控制输入曲线、李雅普诺夫函数变化等可视化结果

系统要求

• MATLAB R2020b 或更高版本
• Control System Toolbox
• Simulink（用于模型验证可选）
• 至少 4GB 内存（复杂系统仿真推荐 8GB 以上）

文件说明

主程序文件整合了滑模控制器设计、非线性系统仿真、稳定性分析及结果可视化的完整流程。具体实现了系统模型解析与参数初始化、滑模面动态计算、基于趋近律的控制量求解、系统状态数值积分、李雅普诺夫函数实时监控、抖振特征提取，以及生成多维度仿真图表的核心功能。