带有非匹配扰动的连铸结晶器振动位移系统自适应反步滑模控制

李建雄^1,2，章启宇¹，高崇一³，方一鸣^1,2

1. 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室2. 国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心3. 唐山学院机电工程系

摘 要：针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在非匹配的参数不确定性、干扰等问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器(ESO)的自适应反步滑模控制方法.首先,基于双曲正切函数和高增益构造ESO对系统中的非匹配扰动进行估计.然后,利用反步法将非匹配扰动视为匹配扰动进行处理,并在每一步设计自适应积分滑模控制器,以消除非匹配扰动对系统的影响.另外,在反步设计的后两步引入了积分滑模滤波器用于估计前一步虚拟控制律的导数.理论分析表明,所设计的ESO能够保证估计误差收敛到原点附近的小邻域内;所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号有界,并且,通过选取适当的参数能够保证系统状态可渐近收敛到原点.最后,通过仿真结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：连铸结晶器振动位移系统;反步控制;滑模控制;扩张状态观测器;非匹配扰动;