基于非线性干扰观测器的解耦时变快速终端滑模控制

针对一类四阶欠驱动系统，提出一种基于非线性干扰观测器的解耦时变快速终端滑模控制策略。将四阶系统分解为两个二阶子系统，分别用一个关于系统状态的非线性函数设计各子系统时变滑模面的指数项参数，用第2个子系统的滑模面构造中间变量，将其引入第1个子系统的滑模面中，构造出整个四阶系统的整体滑模面。采用改进的非奇异时变快速终端滑模控制律使两个子系统的状态分别在有限时间内收敛到平衡点；同时为削弱外部扰动对系统控制效果的影响，设计了一个基于双曲正切跟踪微分器的非线性干扰观测器估计外部干扰和系统的不确定性，并将估计值补偿给控制器。利用Lyapunov稳定性原理证明了系统滑模面的渐近稳定性。将该方法应用于小车倒立摆系统的稳定控制，并与现有的解耦滑模控制算法相比，验证了其有效性及优越性。