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本文的研究任務(wù)是對(duì)雙容水箱液位控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)組成分析、數(shù)學(xué)建模以及設(shè)計(jì)滑模變結(jié)構(gòu)控制器。
首先，本文闡述了滑模變結(jié)構(gòu)控制的相關(guān)基本概念；然后對(duì)雙容水箱系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)理分析，并采用響應(yīng)曲線法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，從而得到雙容水箱系統(tǒng)的模型。
其次，采用常值切換滑模變結(jié)構(gòu)控制器以及比例切換滑模變結(jié)構(gòu)控制器對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。對(duì)兩種控制方案進(jìn)行參數(shù)整定后投入系統(tǒng)運(yùn)行。這兩種方案都可以很好地提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能，從MATLAB/SIMULINK的仿真曲線上觀察到兩種控制器的輸出曲線都呈高頻振蕩狀態(tài)并且存在明顯的抖振。
在此基礎(chǔ)上，為得到更好的控制效果，將基于指數(shù)趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)控制器投入系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明該控制方法在保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能的同時(shí)，削弱了抖振，使系統(tǒng)更快速地趨于穩(wěn)定，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及實(shí)用性。
最后，將滑模變結(jié)構(gòu)控制器與傳統(tǒng)PID控制器的控制效果進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明，滑模變結(jié)構(gòu)控制在控制質(zhì)量上優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制。
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