Development of robust control based on sliding mode for nonlinear uncertain systems

Développement de commandes robustes basées sur la théorie des modes glissants pour les systèmes non linéaires incertains

Xinming Yan (1)

1 IRCCyN - Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes

This work deals with the development of control laws for nonlinear uncertain systems based onsliding mode theory. The standard sliding mode control approaches are state feedback ones, in which the sliding variable and its time derivatives are required. This first objective of this thesis is to propose high order sliding mode control laws with a reduced use of sliding variable time derivatives. The contributions are made for the second and third order sliding mode control. The second objective is to combine the proposed control laws with a gain adaptation mechanism. The use of adaptive gain law allows to simplify the tuning process, to reduce the convergence time and to improve the accuracy. Finally, the applicability of the proposed approaches is shown on IRCCyN pneumatic benchmark. Applications are also made on 3DOF flying system.

Le travail de thèse présenté dans ce mémoire s’inscrit dans le cadre du développement de lois de commande pour des systèmes non linéaires incertains, basées sur la théorie des modes glissants. Les méthodes classiques de la commande par modes glissants sont des lois de commande par retour d’état, où la variable de glissement et ses dérivées sont nécessaires. Le premier objectif de cette thèse est de proposer des lois de commande par modes glissants d’ordre supérieur avec une réduction de l’ordre de dérivation de la variable de glissement. Le deuxième objectif est de combiner les nouvelles lois de commande avec un mécanisme de gain adaptatif. L’utilisation d’un gain adaptatif permet de simplifier le réglage du gain, de réduire le temps de convergence et d’améliorer la précision. Enfin, l’applicabilité de ces approches est démontrée à travers leur application au banc d’essais électropneumatique de l’IRCCyN, et à un système volant à trois degrés de liberté.

Mots clés: Second order sliding mode; Higher order sliding mode; Adaptive sliding mode; Electropneumatic system; Flying system

Mots clés: Modes glissants d’ordre deux; Modes glissants d’ordre supérieur; Modes glissants adaptatifs; Système électropneumatique; Système volant

Domaines: Automatique / Robotique

Xinming Yan. Development of robust control based on sliding mode for nonlinear uncertain systems. Automatic. École centrale de Nantes, 2016. English. ⟨NNT : 2016ECDN0012⟩. ⟨tel-01399652v2⟩