Improvement of Chattering Phenomena in Sliding Mode Control using Fuzzy Saturation Function

Sliding mode control, as a typical method of variable structure control, has the robust characteristics for the uncertainty and the disturbance of the nonlinear system. Because, however, sliding mode control input includes a sign function that Is discontinuous on the predefined switching surface, its applications are primarily limited by the need of alleviation or reduction of chattering. In this paper, we propose a chattering alleviation strategy based on a special nonlinear function and a fuzzy system. By using the proposed control scheme, we can reduce the steady state error. Its tracking performance is as fast as that of conventional method using the fixed boundary layer. Especially, in the proposed method, we can adjust the trade-off between the steady state error and the degree of chattering by regulating the proper range of the output variable of the fuzzy system. To verify the validity of the proposed algorithm, the analysis of the control method using the fixed boundary layer and the computer simulations are shown to compare with them.

퍼지 포화함수를 이용한 슬라이딩 모드 제어의 채터링 현상 개선

슬라이딩 모드 제어방식은 가변구조 제어이론의 하나로서 불확실성을 가진 비선형 시스템에 대한 강인한 특성을 가지고 있지만 제어입력에 채터링 현상을 발생시키기 때문에 그 적용에 한계를 가지고 있다. 채터링을 제거하는 방식에는 여러 가지 방식이 있으나 본 논문에서는 특수한 비선형 함수와 퍼지시스템 이용하여 기존의 고정 경계층 이용방식에 비하여 정상상태 오타를 줄일 수 있는 개선된 채터링 제거전략을 제안한다. 제안된 제어방식에서는 퍼지시스템의 출력변수 상에 설정된 퍼지집합의 구간 범위를 조절함으로써 trade-off관계에 있는 정상상태 오타와 채터링의 크기를 적절히 조절할 수 있다. 제안된 전략의 타당성을 보이기 위해 기존의 고정 경계층 방식을 간단히 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 이를 비 교 분석 한다.