文章编号：1671-848(2010)054)591-04
                  孙彪，孙秀霞(空军工程大学工程学院，陕西西安7l0038)
       摘    要：设计了一种基于TD滤波器的趋近律离散滑模控制算法。TD滤波器具有理想的滤波特性并且可以得到信号的微分信息。滤波器对信号进行平滑滤波可以消抖，将TD滤波器与趋近律离散滑模控制算法相结合，将其应用于受到过程噪声干扰和存在测量误差的系统．并与基于Kalman滤波器的趋近律离散滑模控制算法进行了相应的对比仿真.结果表明，该方法尽管存在着少许的相位滞后，但是可以用预报的方法加以补偿，并且在保证了滑模控制固有强鲁棒性的同时，不仅大大提高了控制精度，而且极大地消除了控制器输出的抖振。
　　关键词：离散滑模控制；TD滤波器；Kalman滤波器；噪声；抖振
     中图分类号：TP 273    文献标识码：A
1引  言
     从理论上来说，滑模变结构控制主要针对的是连续系统，因为只有理想的连续滑模变结构控制，才具有切换逻辑变结构产生的等效控制{1}。对于离散系统，滑模变结构控制不能产生理想的滑动模态，只能产生准滑模控制{2}。在实际工程中，计算机实时控制均为离散系统，要将离散滑模变结构控制应用到实际的系统中，使其真正发挥它的强鲁棒性，必须对传统的滑模变结构进行改进，将有害的抖振减小到一定的程度。
　　工程应用中的控制系统都存在着噪声干扰和测量误差等因素，如果用传统的滑模方法控制这类系统，不仅影响控制的精度，而且会增大控制器输出的抖振，很容易激发系统的未建模动态，破坏系统的性能。本文在对TD(nacking Diffrentiator)滤波器{3}进行性能分析的基础上，将TD滤波器与趋近律离散滑模控制算法相结合，构造了一种新的控制算法，将其应用于受到噪声干扰和存在测量误差的系统，并与基于K aJman滤波器的趋近律离散滑模控制算法进行了相应的对比仿真。
2趋近律离散滑模控制

　　从图6可以看出，在受到过程噪声和量测噪声的双重干扰下，基于Kalman滤波器的趋近律滑模控制算法能够实现对位置信号rc的跟踪，不过系统的输出ye与被跟踪的信号rc相比，存在着相位超前的问题。从图7可以看出，滑模控制器的输出比无滤波器时的输出大为改善，但是高频抖振并没有消失，这就很容易激发系统的未建模动态，破坏系统的性能。
　　3)基于TD滤波器的趋近律滑模算法仿真根据式(7)，TD滤波器中需要调整的参数为r和h，个数和离散Kalman滤波器中的参数相同，均为两个。其中，滤波因子^的取值和系统的采样时间r有关，h的取值范围大致应该在3T～lO，之间{9}。
　　本文在仿真时取h=7T，r=300。仿真结果如图8，图9所示。

　　基于TD滤波器的控制算法也能够实现对位置信号r，的跟踪，不过与基于K alman滤波器的控制算法相反，该滤波器的输出信号存在着少许的相位滞后。从图9可以看出，该算法控制器的输出抖振虽没有完全消除，但与基于Kalman滤波器算法的控制器输出相比，抖振大为减轻。
　　TD滤波器被提出的根本目的是可以由不连续或带随机噪声的量测信号合理提取连续信号及其微分信号。。由式(7)可知，在进行滤波的同时得到了输入信号的微分信号。减少相位损失的一种方法就是采用“预报方法”：将滤波后得到的信号加上微分信号与预报步长的乘积作为原始信号的逼近{9}，即：

由图10可以看出，滤波器的输出在采用预报的方法处理后，除了初始阶段有少许的超调外，基本上与指令信号rc重合，这就很好地克服了TD滤波器造成的相位滞后问题。
5结语
     离散滑模控制具有强鲁棒性，但是控制器输出存在的高频抖振影响了这种控制方法在实际工程中的应用。自抗扰控制中的TD滤波器不仅具有理想的滤波特性，而且能够得到输入信号的微分信息。本文将TD滤波器与趋近律离散滑模控制算法相结合，并将其应用于受到噪声干扰和存在测量误差的系统中。该方法尽管存在着少许的相位滞后，但是可以用预报的方法加以补偿；与基于Kalman滤波器的趋近律滑模控制算法相比，在保持滑模控制固有强鲁棒性的同时，不仅提高了控制精度，而且极大的消除了控制器输出的抖振。