基于模糊逻辑增强的滑模控制策略在Belousov-Zhabotinsky反应混沌动力学调控中的应用研究

研究人员针对Belousov-Zhabotinsky(BZ)反应混沌系统的控制难题，创新性地提出平滑滑模控制器(SMC-Proposed)和自适应模糊滑模控制器(SMC-Fuzzy)。通过与经典符号滑模控制器(SMC-sign)对比，证实SMC-Fuzzy在保持控制精度(RMSE=0.00107)的同时显著抑制抖振(79.2Hz)，而SMC-Proposed则实现精度与能耗的平衡。功率谱密度(PSD)分析验证了两种新方法的有效性，为非线性化学系统调控提供了新思路。

　　

这项突破性研究为调控Belousov-Zhabotinsky(BZ)反应的混沌动力学开发了两种创新策略：通过改进设计的平滑滑模控制器(SMC-Proposed)在保持系统鲁棒性的同时有效降低抖振现象，而首次应用于BZ系统的自适应模糊滑模控制器(SMC-Fuzzy)则展现出更优异的综合性能。与传统符号滑模控制器(SMC-sign)相比，虽然SMC-sign实现了极高的跟踪精度(RMSE=0.00001)，但其产生的严重抖振(973.4Hz)限制了实际应用价值。令人振奋的是，SMC-Fuzzy控制器不仅将抖振频率大幅降低至79.2Hz，还保持了良好的控制精度(RMSE=0.00107)和更快的稳定速度。功率谱密度(PSD)分析从频域角度证实了这两种新型控制器的抖振抑制能力，为复杂化学振荡系统的精准调控提供了重要技术手段。这些发现凸显了模糊逻辑增强型滑模控制在处理非线性化学动力学问题中的独特优势，有望推动相关领域控制策略的革新发展。