滑模控制

用切换控制把状态强行压到预设的「滑模面」上并沿它滑向目标，抗扰能力强。

滑模控制属于变结构控制，20 世纪 50 年代初由苏联学者 Emelyanov 等开始研究，后经 Utkin 等人系统化。先设计滑模面，如用跟踪误差 e 构造 s = ė + λe（λ>0）：一旦 s=0，误差就按 e(0)·exp(−λt) 衰减到零。控制律由等效控制（按名义模型维持在面上）和切换项 −k·sign(s)（偏离时强行推回）组成，先到达滑模面，再沿面滑动。只要 k 大于扰动上界，从控制通道进入的扰动和模型误差都不改变滑动阶段的行为，所以比 PID、计算力矩控制更鲁棒。代价是抖振：执行器延迟和离散采样让 sign 来回切换，产生高频抖动，常用边界层（把 sign 换成饱和函数）或超螺旋等高阶滑模缓解。

例子负载未知的机械臂关节做位置跟踪：取 s = ė + λe，力矩 τ = τ_eq − k·sat(s/φ)。τ_eq 是按名义模型算出的力矩，k 取得足以覆盖摩擦和负载误差的上界，sat 是饱和函数，φ 是边界层厚度，用来抑制抖振。

也叫

滑模变结构控制、滑动模态控制

相关

鲁棒控制、自适应控制、李雅普诺夫稳定性、反馈线性化、自抗扰控制、扰动观测器

来源

Sliding mode control - Wikipedia
Variable structure control - Wikipedia