Coeficientes de la superficie en modo deslizante directamente en la magnitud de control, un enfoque de esfuerzo reducido
DOI:
https://doi.org/10.4995/riai.2023.17980Palabras clave:
control en modo deslizante, cadena de integradores, rechazo a perturbaciones, castañeteo, esfuerzo de controlResumen
Se presenta un procedimiento de diseño para el control en modo deslizante de primer orden aplicado a un sistema en forma de cadena de integradores pura o perturbada, (forma canónica controlable perturbada). La ley de control se propone de forma novedosa. La magnitud de control se define directamente por los coeficientes del polinomio de la superficie de deslizamiento. Se muestra que este procedimiento minimiza en cierto sentido el esfuerzo de control para alcanzar la superficie diseñada. Los cálculos son aún más sencillos que los de las técnicas clásicas en modo deslizante. Además, la elección de una dinámica de superficie estable garantiza un tiempo de alcance finito a la misma. El esfuerzo de control y el castañeteo (chattering) son bajos. Las perturbaciones y términos conocidos que provocan inestabilidad se aprovechan en ciertas condiciones del alcance a la superficie. Se presentan simulaciones que ilustran los resultados y comparando el comportamiento de métodos de control en modo deslizante existentes en la literatura con el propuesto en este artículo.
Descargas
Citas
Acosta, P., 2014. Natural surface design for sliding mode control with multiple discontinuous inputs. Journal of the Franklin Institute 351 (8), 4198-4210. https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2014.04.023
Adelipour, S., Ahi, B., Haeri, M., 2020. Dual-mode global stabilization of highorder saturated integrator chains: Lmi-based mpc combined with a nested saturated feedback. Nonlinear Dynamics 102 (1), 211-222. https://doi.org/10.1007/s11071-020-05957-0
Amini, S., Ahi, B., Haeri, M., 2019. Control of high order integrator chain systems subjected to disturbance and saturated control: A new adaptive scheme. Automatica 100, 108-113. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2018.10.039
Bartolini, G., Pydynowski, P., 1996. An improved, chattering free, vsc scheme for uncertain dynamical systems. IEEE Transactions on Automatic Control 41 (8), 1220-1226. https://doi.org/10.1109/9.533691
Chalanga, A., Kamal, S., Bandyopadhyay, B., 2014. A new algorithm for continuous sliding mode control with implementation to industrial emulator setup. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 20 (5), 2194-2204. https://doi.org/10.1109/TMECH.2014.2368717
Chitour, Y., Ushirobira, R., Bouhemou, H., 2020. Stabilization for a perturbed chain of integrators in prescribed time. SIAM Journal on Control and Optimization 58 (2), 1022-1048. https://doi.org/10.1137/19M1285937
Fridman, L., Moreno, J. A., Bandyopadhyay, B., Kamal, S., Chalanga, A., 2015. Continuous nested algorithms: The fifth generation of sliding mode. https://doi.org/10.1007/978-3-319-18290-2_2
Hong, Y., 2002. Finite-time stabilization and stabilizability of a class of controlable systems. Systems & control letters 46 (4), 231-236. https://doi.org/10.1016/S0167-6911(02)00119-6
Hong, Y., Yang, G., Cheng, D., Spurgeon, S., 2005. A new approach to terminal sliding mode control design. Asian Journal of Control 7 (2), 177-181. https://doi.org/10.1111/j.1934-6093.2005.tb00386.x
Hu, J., Zhang, H., Liu, H., Yu, X., 2021. A survey on sliding mode control for networked control systems. International Journal of Systems Science 52 (6), 1129-1147. https://doi.org/10.1080/00207721.2021.1885082
Kamal, S., Bandyopadhyay, B., 2012. Arbitrary higher order sliding mode control based on control lyapunov approach. En: 2012 12th International Workshop on Variable Structure Systems. IEEE, pp. 446-451. https://doi.org/10.1109/VSS.2012.6163543
Laghrouche, S., Harmouche, M., Chitour, Y., 2017. Higher order super-twisting for perturbed chains of integrators. IEEE Transactions on Automatic Control 62 (7), 3588-3593. https://doi.org/10.1109/TAC.2017.2670918
Levant, A., 1993. Sliding order and sliding accuracy in sliding mode control. International journal of control 58 (6), 1247-1263. https://doi.org/10.1080/00207179308923053
Levant, A., 2001. Universal single-input-single-output (siso) sliding-mode controllers with finite-time convergence. IEEE transactions on Automatic Control 46 (9), 1447-1451. https://doi.org/10.1109/9.948475
Liu, X., Han, Y., 2014. Finite time control for mimo nonlinear system based on higher-order sliding mode. ISA transactions 53 (6), 1838-1846. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2014.09.002
Plestan, F., Glumineau, A., Laghrouche, S., 2008. A new algorithm for highorder sliding mode control. International Journal of Robust and Nonlinear Control: IFAC-Affiliated Journal 18 (4-5), 441-453. https://doi.org/10.1002/rnc.1234
Riaz, U., Tayyeb, M., Amin, A. A., 2021. A review of sliding mode control with the perspective of utilization in fault tolerant control. Recent Advances in Electrical & Electronic Engineering (Formerly Recent Patents on Electrical & Electronic Engineering) 14 (3), 312-324. https://doi.org/10.2174/2352096513999201120091512
Ullah, N., Ali, M. A., Ibeas, A., Herrera, J., 2019. Control deslizante fraccionario de la trayectoria y orientación de un quadrotor con cargas suspendidas desconocidas. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial 16 (3), 321-331. https://doi.org/10.4995/riai.2019.9951
Utkin, V., 2015. Discussion aspects of high-order sliding mode control. IEEE Transactions on Automatic Control 61 (3), 829-833. https://doi.org/10.1109/TAC.2015.2450571
Utkin, V., Guldner, J., Shi, J., 2017. Sliding mode control in electro-mechanical systems. CRC press. https://doi.org/10.1201/9781420065619
Wang, X., Wang, G., Li, S., 2020. Distributed finite-time optimization for integrator chain multiagent systems with disturbances. IEEE Transactions on Automatic Control 65 (12), 5296-5311. https://doi.org/10.1109/TAC.2020.2979274
Yu, X., Efe, O¨ .M. (Eds.), 2015. Recent advances in sliding modes: from control to intelligent mechatronics. Vol. 24. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-18290-2
Zimenko, K., Polyakov, A., Efimo, D., Perruquetti, W., 2018. Finite-time and fixed-time stabilization for integrator chain of arbitrary order. En: 2018 European Control Conference (ECC). IEEE, pp. 1631-1635. https://doi.org/10.23919/ECC.2018.8550137
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2023 Pedro Acosta Cano de los Ríos, Isidro Robledo, Abraham Rodríguez, Rogelio Enrique Baray Arana
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Esta revista se publica bajo una Licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial-CompartirIgual 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)