變結構控制

變結構控制（Variable structure control、VSC）是一種不連續的非線性控制，會用高頻切換的方式來調整非線性系統的動態。其狀態反饋的控制律不是時間的連續函數，會在幾個連續函數之間進行切換，因此控制器的結構會依其系統狀態所在的位置以及其軌跡而不同。變結構控制會在一些平滑的控制律之間切換，而且可能是很高速的切換。變結構控制以及相關的滑動模式特式最早是由蘇聯的Emelyanov等研究者在1950年代初期所提出的^[1]。

變結構控制的主要控制模式是滑動模式控制（SMC），其優點有：

• 對受控體參數不確定性的敏感度低
• 大幅縮減受控體動態建模的階數
• 有限時間內會收斂（因為非連續控制律的效果）

其缺點有：

• 在實際系統上會有高頻的切跳（chatter）。
• 過度注重不確定量的影響

有關滑動模式控制的研究仍是目前控制理論研究的熱門領域之一^[2]。

相關條目

• 變結構系統
• 滑動模式控制
• 混合系統
• 非線性控制
• 魯棒控制
• 最優控制
• H橋：是由四個開關形成H形結構的技術，在只有單一電源的情形下，可以用H橋驅動馬達（或是其他設備）正轉或是反轉，在滑動模式控制中常用在致動器上。
• 開關電源
• 切換式放大器（英語：Switching amplifier）：用切換模式控制來產生連續輸出。
• ΔΣ調變：一種用在回授中的編碼方式，將一個範圍內的連續信號轉換為在二個狀態之間快速切換的信號（一種特別的滑動模式控制）
• 脈衝密度調變：將連續訊號轉換為脈衝密度變化的調變方式。
• 脈衝寬度調變：將連續訊號轉換為脈衝寬度變化的調變方式。
• 起停式控制

參考資料

1. Emelyanov, S.V. (編). Variable Structure Control Systems. Moscow: Nauka. 1967.
2. Edwards, Cristopher; Fossas Colet, Enric; Fridman, Leonid (編). Advances in Variable Structure and Sliding Mode Control. Lecture Notes in Control and Information Sciences. vol 334. Berlin: Springer-Verlag. 2006. ISBN 978-3-540-32800-1.

延伸閱讀

• Hasan K. Khalil. Nonlinear Systems 3rd. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. 2002 [2018-10-27]. ISBN 0-13-067389-7. （原始內容存檔於2017-07-25）.
• Utkin, V.I. Sliding Modes in Control and Optimization. Springer-Verlag. 1992. ISBN 978-0-387-53516-6.
• Zinober, A.S.I. (編). Deterministic control of uncertain systems. London: Peter Peregrinus Press. 1990. ISBN 978-0-86341-170-0.
• Zinober, Alan S.I. (編). Variable Structure and Lyapunov Control. London: Springer-Verlag. 1994. ISBN 978-3-540-19869-7. doi:10.1007/BFb0033675.