Chƣơng 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3 Lý thuyết điều khiển trƣợt
2.3.1 Giới thiệu chung
Điều khiển trƣợt đã trở thành loại điều khiển cơ bản trong hệ thống điều khiển cấu trúc biến đổi (đƣợc gọi là VSC). VSC bao gồm một tập hợp các hệ thống con liên tục với một logic chuyển mạch thích hợp, và kết quả là, những hoạt động điều khiển là các hàm không liên tục của trạng thái hệ thống, các loại nhiễu, và các ngõ vào tham chiếu. (control systems, robotics and automation – Vol. XIII - Sliding Mode Control – Vadim Utkin)
VSC là một kỹ thuật điều khiển phi tuyến mạnh mẽ kết hợp và khai thác các tính năng hữu ích của các cấu trúc điều khiển khác nhau để cung cấp hiệu năng và các thuộc tính mới mà khơng có bất kỳ các cấu trúc riêng lẻ nào tự chúng có thể thực hiện đƣợc. Lý thuyết VSC đã cung cấp phƣơng tiện hiệu quả để thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng thái mạnh mẽ cho hệ thống động lực học không chắc chắn, điểm đặc biệt quyết định của VSC là kiểu trƣợt trên mặt chuyển đổi, mà trong mặt này hệ thống vẫn không nhạy cảm với các biến đổi của tham số bên trong và nhiễu bên ngoài (Utkin, 1977; DeCarlo, et. al. 1988; Hung, et. al 1993)
Hay nói cách khác điều khiển trƣợt là một loại đặc biệt của VSC đƣợc đặc trƣng bởi một hệ luật điều khiển phản hồi và một quy tắc quyết định đƣợc gọi là hàm chuyển đổi.
Hình 2. 2: Hệ thống có điều khiển trƣợt
Điều khiển trƣợt có hai chế độ liên tục với nhau (Utkin năm 1977, Utkin 1992). Đầu tiên là chế độ tiếp cận hay chế độ mà quỹ đạo pha tiếp cận mặt trƣợt và thứ hai là chế độ trƣợt có nghĩa là quỹ đạo pha sẽ trƣợt trên mặt trƣợt đến đích, điều này thể hiện rõ trong Hình 2.3
Hình 2. 3: Hình chiếu quỹ đạo pha
Điều khiển trƣợt Lyapunov sẽ ép các trạng thái hệ thống đi đến một mặt trƣợt và giữ cho chúng trƣợt trên mặt này, vì vậy một thiết kế SMC (Silding Mode Control) là bao gồm 2 giai đoạn, thiết kế mặt trƣợt và thiết kế luật điều khiển. Trong chế độ tiếp cận, động lực học điều khiển phụ thuộc vào các thông số hệ thống, nhƣng trong chế độ trƣợt thì chỉ phụ thuộc vào mặt trƣợt, đây là thuộc tính bất biến của chế độ trƣợt.
Nhƣ vậy đặc tính mạnh mẽ của điều khiển trƣợt truyền thống đi với các biến đổi của tham số bên trong và nhiễu bên ngồi chỉ có thể đạt đƣợc sau khi xuất hiện chế độ trƣợt và ở chế độ tiếp cận thì khơng đƣợc đảm bảo điều này. Chế độ trƣợt tích phân sẽ loại trừ pha tiếp cận bằng cách ép cho xuất hiện kiểu trƣợt trong toàn bộ đáp ứng hệ thống.