Когда следует применять скользящий режим?
В системах с существенной нелинейностью скользящий режим может оказаться единственным средством для обеспечения требуемой высокой статической точности.
Например, в системах с гистерезисом обеспечение нулевой статической погрешности иными способами может оказаться невозможным. Режим быстрого переключения управляющего сигнала может в среднем устранить гистерезис, т.е. неотъемлемую неопределенность выходного сигнала.
Если гистерезис относится к неотъемлемым свойствам привода, лучшим решением была бы принудительная организация высокочастотных переключений управляющего сигнала, т.е. перевод исполнительного устройства в режим широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Например
Автомобили с механической коробкой передач крайне трудно заставить ехать на сверхмалой скорости. Действительно, когда водитель нажимает педаль газа недостаточно сильно, двигатель может заглохнуть. Если же водитель нажимает педаль газа слишком сильно, двигатель работает быстрее, чем следует, и медленного движения не получается. Решением может оказаться относительно быстрое движение ноги водителя при нажатии на педаль туда и обратно, например с амплитудой около 10 см и частотой около двух нажатий в секунду. При этом гистерезис перестает ограничивать возможности водителя по достижению особо малой скорости вращения вала двигателя. Изменение среднего значения может достигаться либо изменением среднего положения ноги, либо изменением скважности, т.е. соотношения между пребыванием ноги в максимально нажатом и в максимально отжатом положении.
В линейных системах скользящий режим не следует применять никогда. В нелинейных системах скользящий режим целесообразен только при наличии именно таких нелинейностей, которые не могут быть рассмотрены как несущественные в равновесном режиме, а именно: гистерезис, зона нечувствительности, динамическая зона нечувствительности и подобные проблемные нелинейности. Специально формируемые колебания для линеаризации подобных нелинейностей предпочтительны.
Лучше специально обеспечить колебательный режим, в котором контролируется и частота колебаний, и их амплитуда, нежели довериться случаю, предполагая, что частота бесконечна, а амплитуда равна нулю, но убедиться, что на самом деле эта идеализированная ситуация не достигнута.
Заключение
В настоящее время с развитием цифровых методов обработки этот способ регулирования становится всё более распространённым. В нём скрыты большие возможности и большие резервы для построения надёжных, оптимальных и самонастраивающихся систем управления.
Был исследован скользящий режим в различных системах, в частности автоматического управления. Выявлены его недостатки и условия, в которых он целесообразен на конкретных примерах.
Список литературы
1. Сю Д., Мейер А. Современная теория автоматического управления и её применение. — М. : Машиностроение, 1972.
2. Уткин В.И. Cкользящие режимы в задачах оптимизации и управления/ В.И. Уткин. М.: Наука, 1981.
3. V.I. Utkin. Sliding Mode Control Design Principle sand Application to Electric Drives/ V.I.Utkin.// IEEE Trans. Ind. Electronics, 1993.
4. Емельянов С.В.Системы автоматического управления с переменной структурой. М., Наука,1967.
5. Мещанов А.С. О приведении в скользящий режим многомерных разрывных систем с нелинейным нестационарным объектом управления. В кн.: “Устойчивость движения”, Новосибирск: Наука, 1985.
6. Жмудь В.А. Системы автоматического управления высшей точности, НГТУ, Новосибирск, 2018.