Adaptive chattering-free terminal sliding-mode control for full-order nonlinear system with unknown disturbances and model uncertainties

Abstract

This study investigates an adaptive chattering-free sliding-mode control method for n-order nonlinear systems with unknown external disturbances and uncertain models. The proposed method takes the advantage of finite-time fast convergence to avoid singularity problem and ensure its robustness against system uncertainty and unknown disturbance. To achieve fast convergence from any initial condition to system origin, a full-order terminal sliding-mode controller containing differential terms is proposed based on the property of n-order nonlinear systems. Then the continuous and smooth actual control law is obtained by integrating the differential control law containing the discontinuous sign function to realize chattering free. Meanwhile, instead of evaluating the fixed upper bound of system uncertainty and interference in practical implementations, an adaptive method is utilized for its unknown upper bound estimation. The convergence of the adaptive terminal sliding-mode controller in finite time is verified based on Lyapunov stability theory. Finally, two simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed control method.

Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Controller for a Robotic System: A Fuzzy Approach

“…In this case, the system is considered insensitive to uncertainties and external disturbances [1]. Using (7), (10) can be rewritten as:…”

“…The second disadvantage lies in its time convergence, which cannot be imposed. Several improvements have been proposed to reduce chattering phenomena [1,[6][7][8]. However, these methods need a trade-off between the smoothness of the switching signal and tracking performance.…”

Điều Khiển Điện Áp Bộ Chuyển Đổi Buck-Boost Sử Dụng Điều Khiển Trượt Dựa Vào Mặt Trượt Pi

“…Hiện tượng chattering do sự không hoàn hảo và chậm trễ thời gian trong chuyển mạch, do thiết bị truyền động hằng số thời gian nhỏ, các mạch công suất dễ bị quá nhiệt dẫn đến hư hỏng [10]. Nhiều nghiên cứu đã đưa ra các giải pháp để khắc phục hiện tượng chattering trong điều khiển trượt, tiêu biểu như trong [11] đã thay hàm signum bằng hàm bão hoà, sử dụng mạng nơ-ron Elman; mạng nơ-ron được sử dụng trong [12]; điều khiển trượt đầu cuối thích nghi được thảo luận trong [13]; trong [14] thực hiện với hàm Hyperbolic Tangent.…”

Điều Khiển Trượt Pid Robot Di Động Đa Hướng

“…Hiện tượng này là do sự không hoàn hảo và chậm trễ thời gian trong chuyển mạch, do thiết bị truyền động hằng số thời gian nhỏ, các mạch công suất dễ bị quá nhiệt dẫn đến hư hỏng, phá hủy các chuyển động cơ khí [11], [12]. Để khắc phục hiện tượng này, các nhà nghiên cứu đã đề cập và áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, cụ thể như: điều khiển trượt hàm bão hòa kết hợp với mạng nơ-ron hồi quy Elman và giải thuật Smoothed Super Twisting [11], điều khiển trượt gần tối ưu dựa vào học củng cố tích phân [12], điều khiển trượt thích nghi dựa vào hàm hyperbolic tangent [13], điều khiển trượt đầu cuối thích nghi [14], điều khiển đa kênh bền vững [15].…”