滑模控制方法研究及其在混沌同步控制上的应用

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混沌系统的同步控制往往会受到外部扰动或系统不确定性的干扰,因此,鲁棒性较强的滑模控制方法适宜应用于混沌同步控制中。为了提高混沌系统的同步控制性能,本文结合积分滑模、终端滑模以及全局滑模等相关理论,开展了滑模控制方法的改进研究。积分滑模面具有能够消除稳态误差,提高控制精度的优点而在滑模控制中得到广泛应用,但当初始误差较大时,传统的积分滑模面会出现暂态性能恶化,甚至破坏系统稳定性的问题。为此,对积分滑模面中的被积函数进行了改进,设计了一种既能减小超调又能加快系统收敛速度的非线性积分滑模面,并完成了相应滑模控制律的设计,实现了同结构混沌系统的完全同步与反同步的控制研究。为了能够实现误差沿滑模面的有限时间收敛,将误差的幂指函数积分项引入到终端滑模面中,构建了改进积分终端滑模面。针对含有未知参数、不确定项和外部扰动的混沌系统的同步控制问题,设计了自适应终端滑模控制律,完成了系统稳定性证明,并实现了系统仿真分析。在积分终端滑控制的基础上,构建了全局积分终端滑模控制器,用于消除滑模控制趋近阶段,提高系统全局鲁棒性。设计了一种能够在有限时间内衰减至0并保持不变的全局滑模因子项,加快了动态滑模面的演化速度,从而提高了系统快速响应性,并完成了异结构混沌系统的完全同步与投影同步控制的仿真研究。为了使基于混沌同步的保密通信系统的同步误差能够在有限时间内快速收敛,将所提出的改进积分终端滑模面和新型全局滑模因子项相结合,设计了改进全局积分终端滑模面,结合状态观测器理论实现了混沌保密通信的同步控制研究。仿真实验验证了所提方法的有效性。
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