一种新型可变增益高阶滑模跟踪微分器

赵左平， 于靖东， 金山海

( 延边大学 工学院， 吉林 延吉 133002 )

0 引言

在反馈控制系统中，反馈回路通常由输入信号及其导数构成.但由于受环境干扰和传感器精度等的影响，反馈回路中的输入信号易含有噪声，进而会降低系统的控制性能；因此,滤除输入信号中的噪声并正确估计其导数对系统控制具有重要意义.目前，数字滤波技术已被广泛应用于数字控制系统中，其中线性滤波器因具有结构简单的优点受到学者们的关注；但线性滤波器在强降噪的情况下会产生较大的相位滞后，进而会降低控制系统的稳定性.针对线性滤波器所存在的缺陷，一些学者对非线性滤波器进行了研究.1994年，韩京清等[1]提出了一类具有抛物线滑模面的2阶滑模跟踪微分器(TD- [1])，由于该滤波器的滤波效果显著优于线性滤波器，因此目前被广泛应用于各类控制系统中[2-4].但TD- [1]存在易产生超调的缺陷，对此Jin等[5]对TD- [1]进行了改进并提出了TD- [5]，该方法可有效对超调进行抑制.Lü等[6]在TD- [5]的基础上提出了一种快速收敛的2阶滑模跟踪微分器(TD- [6])，TD- [6]可在不影响滤波效果的前提下提高系统状态的收敛速度.由于上述微分器都只能估计输入信号及其1阶导数，而无法估计输入信号的高阶导数，因此Levant[7]研究了另一类能估计输入信号高阶导数的高阶滑模跟踪微分器(TD- [7]).TD- [7]虽具有高鲁棒性、高精确性等优点[8-10]，但其在响应阶段会产生较大超调，且在强噪声情况下无法平衡滤波效果和跟踪速度之间……