4深海作業(yè)機(jī)器人防滑滑模變結(jié)構(gòu)控制方法
(1)滑模切換函數(shù)
(1)滑模切換函數(shù)
履帶的縱向滑轉(zhuǎn)率最好控制在略小于理想滑轉(zhuǎn)率λT的一個(gè)小區(qū)域內(nèi)，以便充分發(fā)揮履帶的牽引能力，同時(shí)又能保證車輛具有一定的側(cè)向性能。在實(shí)現(xiàn)防滑的滑模變結(jié)構(gòu)控制時(shí)，若以履帶縱向滑轉(zhuǎn)率λ作為控制目標(biāo)，設(shè)控制目標(biāo)理想滑轉(zhuǎn)率為λT，那么滑模變結(jié)構(gòu)控制履帶過(guò)度滑轉(zhuǎn)實(shí)質(zhì)上就是調(diào)節(jié)履帶實(shí)際縱向滑轉(zhuǎn)率與目標(biāo)縱向滑轉(zhuǎn)率λT之間的差值，并使之趨近于零。
控制的目標(biāo)是尋找驅(qū)動(dòng)力矩Tm的控制規(guī)律，使得滑轉(zhuǎn)率跟蹤誤差e趨向于零，設(shè)λT為海底行走最佳滑轉(zhuǎn)率，則就是最佳滑轉(zhuǎn)率對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。
假設(shè)最佳滑轉(zhuǎn)率已知，控制的目的為控制驅(qū)動(dòng)力矩的輸入，使跟蹤誤差λ(t)-λT(t)趨近于零，所有狀態(tài)變量有界。
滑模控制器應(yīng)用切換函數(shù)來(lái)改變Tm的控制規(guī)律，定義切換函數(shù)為：
(7)式中C1為待定系數(shù)，C1>0，e為驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率的誤差變量，
e=λ-λT
(2)基于μ-λ曲線形狀的λT估計(jì)
通過(guò)分析可以提出λT的搜尋方法：
(8)式中，φ是一符號(hào)為正的步進(jìn)常數(shù)，當(dāng)時(shí)，λT的值增加φ，同理，當(dāng)時(shí)的λT的值減少φ。這樣累計(jì)之后就能夠得到系統(tǒng)的最佳滑轉(zhuǎn)率。
5 仿真結(jié)果
(1)滑轉(zhuǎn)率辨識(shí)仿真
圖4中顯示的是深海底附著系數(shù)－滑轉(zhuǎn)率關(guān)系的擬合方法仿真結(jié)果。點(diǎn)虛線為根據(jù)附著系數(shù)定義由縱向牽引力得到的附著系數(shù)精確值c=2500；k=0.3；kr=0.45；A=3.25；G=50000；。劃線虛線為根據(jù)Burckhardt公式得到的擬合值，c1=0.3016；c2=23.129；c3=0.121可以看出在附著系數(shù)的上升段擬合值和精確值幾乎完全重合，該段對(duì)于最佳滑轉(zhuǎn)率的識(shí)別是最有意義的一段，所以文中所用的擬合方法有很高的準(zhǔn)確性。
(2)滑轉(zhuǎn)率跟蹤仿真
圖5為滑轉(zhuǎn)率跟蹤控制的相軌跡圖，如圖中所示，在控制過(guò)程中，其相軌跡迅速趨于切換線，并在到達(dá)切換線之后將沿切換線快速滑向設(shè)定的理想值（λT，0），從而達(dá)到控制的要求。
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