什么是滑模控制?

滑模控制(Sliding Mode Control)是一种非线性控制方法,其核心思想是通过设计特殊的切换控制律,使系统状态在有限时间内被强制吸引并维持在预设的滑模面上。这种控制策略具有对参数摄动和外部干扰的强鲁棒性,当系统进入滑模运动后,其动态特性完全由滑模面的设计决定,而与系统本身的不确定性无关。滑模控制的独特优势在于其能够通过高频切换控制信号来克服系统不确定性,这种特性在自动驾驶系统面临复杂多变的外部环境时显得尤为宝贵。

在自动驾驶领域,滑模控制常被应用于车辆横向控制和轨迹跟踪等场景。例如在紧急避障或极限工况下,传统控制方法可能因模型失配而失效,而滑模控制却能保持稳定性能。不过需注意的是,滑模控制固有的抖振现象可能影响执行器寿命,现代改进方法如高阶滑模、自适应滑模等正在逐步解决这些问题。对于产品经理而言,理解滑模控制的这种「以确定性应对不确定性」的特性,有助于在系统设计时权衡控制精度与执行器损耗之间的平衡。