滑模控制

滑模控制是一种强硬、干脆利落的机器人操控方法，它通过极快速地切换指令，来对抗扰动和建模误差。设计者先在机器人所有可能状态构成的空间里，画出一条假想的目标线——称为滑动面。这条线经过精心选择，使得机器人一旦沿着它运动，误差就一定会自行衰减到零。于是控制器的全部任务被拆成两个简单的使命：第一，把系统驱赶到这条线上；第二，无论外界如何捣乱，都把它牢牢黏在这条线上。

巧妙之处在于它如何把系统黏在线上。控制器时刻盯着机器人偏到了滑动面的哪一侧，然后把推力狠狠地翻向相反的方向。如果状态飘到线的上方，它就向下压；如果落到线的下方，它就向上推。这种翻转极其迅速，于是状态实际上就贴着这条面「滑行」，就像被卡在一道窄槽里的滚珠：即使你去碰那道槽，滚珠依然顺着槽走。由于这股纠正推力总是大到足以压过假定范围内的任何扰动，所以无需精确模型就能得到很强的鲁棒性。

这种激进切换的代价，是一种嗡嗡作响、不停抖动的现象，称为抖振——高频翻转会震动执行器、浪费能量、磨损硬件。实际实现中会在滑动面附近把这种生硬的切换软化成平滑、温和的版本（使用一层薄薄的边界层），用极小的一点鲁棒性，换来平稳得多的运动。滑模控制在机器人领域很受欢迎，正是因为它能用一条简单可靠的规则，去对付非线性、不确定的系统——比如带有未知摩擦的机械臂。