滑模控制

滑模控制是一種強硬、乾脆俐落的機器人操控方法，它透過極快速地切換指令，來對抗擾動和建模誤差。設計者先在機器人所有可能狀態構成的空間裡，畫出一條假想的目標線——稱為滑動面。這條線經過精心選擇，使得機器人一旦沿著它運動，誤差就一定會自行衰減到零。於是控制器的全部任務被拆成兩個簡單的使命：第一，把系統驅趕到這條線上；第二，無論外界如何搗亂，都把它牢牢黏在這條線上。

巧妙之處在於它如何把系統黏在線上。控制器時刻盯著機器人偏到了滑動面的哪一側，然後把推力狠狠地翻向相反的方向。如果狀態飄到線的上方，它就向下壓；如果落到線的下方，它就向上推。這種翻轉極其迅速，於是狀態實際上就貼著這條面「滑行」，就像被卡在一道窄槽裡的滾珠：即使你去碰那道槽，滾珠依然順著槽走。由於這股糾正推力總是大到足以壓過假定範圍內的任何擾動，所以無需精確模型就能得到很強的穩健性。

這種激進切換的代價，是一種嗡嗡作響、不停抖動的現象，稱為抖振——高頻翻轉會震動執行器、浪費能量、磨損硬體。實際實現中會在滑動面附近把這種生硬的切換軟化成平滑、溫和的版本（使用一層薄薄的邊界層），用極小的一點穩健性，換來平穩得多的運動。滑模控制在機器人領域很受歡迎，正是因為它能用一條簡單可靠的規則，去對付非線性、不確定的系統——比如帶有未知摩擦的機械臂。