一类非完整系统的分层全局快速终端滑模控制

基于滑模变结构控制理论,提出了一种用于平面二自由度欠驱动机器人非完整系统的全局快速终端滑模变结构控制方法.该方法将系统的状态方程化为标准形式的单输入多输出的非线性系统方程,运用全局快速终端滑模方法分别构造子系统的滑模面,结合这两个滑模面构造一个总的滑模面,利用李雅普诺夫函数和准滑动模态设计方法求取系统总的控制量,以实现主动关节与被动关节的轨迹规划和削弱由于采用滑模变结构控制而产生的抖振.最后利用所提出的方法设计了控制系统并进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性与快速性.     

阀控缸系统有限时间滑模控制

针对阀控缸系统稳态跟踪误差的收敛时间均为非有限时间内收敛到0的问题，提出了一种终端滑模控制方法。解决了液压系统非有限时间收敛问题，使得跟踪误差在有限时间内收敛到0。首先，运用终端滑模控制方法通过构造终端函数方式引入非线性项，设计终端滑模面来保证系统的全局鲁棒性和稳定性；其次，基于Lyapunov稳定性理论设计终端滑模控制器，保证位置跟踪误差在有限时间内收敛到0并验证其稳定性；最后，利用阀控缸系统模型以正弦信号及其衍生信号为参考信号对控制策略进行Simulink仿真，表明了终端滑模控制方法的可行性与有效性。     

漂浮基空间机器人协调运动的动态终端滑模控制

讨论了漂浮基空间机器人系统载体姿态与各关节协调运动的控制问题。结合动态滑模方法与终端滑模控制技术,设计了漂浮基空间机器人系统载体姿态与各关节协调运动的动态终端滑模控制方案。该控制方案保证了闭环系统滑模阶段的存在性,同时终端滑模函数的选取确保了输出误差在有限的时间内收敛至零。由于系统的初始状态已经在滑模面上,消除了滑模的到达阶段,确保了闭环系统的全局鲁棒性。此外,得到的动态终端滑模控制律在时间上是连续的,因此可以有效地降低控制输入的抖动。系统仿真结果证实该控制方案的有效性。     

数控机床用磁悬浮系统非线性时变滑模变结构控制

为实现数控机床横梁磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,采用了非线性时变滑模变结构控制策略。首先,通过设计一种带有指数项的滑模面,使系统在任意初始状态下的状态变量都直接处于系统的滑模面上,实现对参数摄动和外部干扰的全局鲁棒性;然后,在此基础上设计了一种时变滑模控制器,并通过李亚普诺夫定理证明了该控制律的稳定性。仿真实验结果表明,非线性时变滑模变结构控制方法在保证系统全局稳定的前提下提高了滑模面的收敛速度,有效地削弱了抖振。     

基于快速终端滑模算法的机械手跟踪控制研究

提出了一种模糊自适应快速终端滑模控制方法。该控制方法采用多幂次趋近律构造趋近运动,用以提高趋近滑模面的速度,然后对常规的终端滑模面进行改进,提高沿滑模面收敛的速度。为消除控制系统中存在的不确定因素和建模误差,该控制算法还引进模糊自适应方法进行在线逼近。利用李雅普诺夫定理证明了所提出算法的稳定性。最后基于MATLAB与ADAMS联合仿真平台,采用所提出的算法对自行设计的3R型机械手进行轨迹跟踪研究,仿真结果显示,本控制方法具有更快的收敛性和更强的鲁棒性,有效地抑制了滑模控制中存在的振荡。     

基于模糊切换增益调节的惯性稳定平台滑模控制

为了实现航空遥感惯性稳定平台在复杂多源扰动环境下的高精度控制,提出基于模糊滑模的惯性稳定平台高精度控制 方法,通过对总和扰动抑制实现对多源扰动抑制,从而提高稳定平台控制精度。 首先将惯性稳定平台的所有扰动视为整体,基 于滑模等效控制设计惯性稳定平台的全局快速终端滑模控制器,实现系统状态快速、精确地收敛到平衡状态并且不离开滑模 面。 其次,针对控制系统存在鲁棒性与抖振问题无法兼顾的问题,在滑模控制基础上融合模糊切换增益调节,设计模糊规则对 惯性稳定平台滑模控制中的切换增益进行实时调节,从而利用切换增益消除干扰项。 最后,对所提出方法的正确性进行仿真以 及实验验证。 结果表明,基于模糊切换增益调节的滑模控制方法扰动抑制能力强、稳定精度高,相对于 PID 控制和全局快速终 端滑模控制,稳定精度分别提高 32. 7% 和 15. 3% 。     

全桥逆变器的滑模控制器设计及仿真

分析了全桥型逆变器的滑模控制方案,包括:建立系统的变结构模型、选择滑模切换面和确定控制律、给出可到达条件及滑模存在区域等.着重讨论了滑模控制器设计中切换面系数和切换频率的选择原则,并在此基础上利用Matlab进行了仿真研究.仿真结果表明,该滑模控制全桥型逆变器的输出电压能够快速跟踪参考信号,并且表现出了较强的鲁棒性以及良好的动态特性.     

基于反演的机器人滑模变结构控制研究

基于滑模变结构控制理论,针对地面机器人这类非线性强耦合系统,提出了一种反演滑模变结构控制方法.该方法将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统,然后为每一个子系统设计李雅普洛夫函数和中间虚拟控制量,一直回推到整个系统,直到完成整个控制律的设计.最后利用所提出的方法设计了平面二自由度机器人的控制系统并进行了仿真,仿真结果表明该控制方法的有效性.     

移动机器人的准滑模控制研究

基于滑模变结构控制理论,针对移动机器人这类非完整系统,提出了一种准滑模控制方法.该方法利用李雅普洛夫函数和指数趋近律方法,设计移动机器人的控制律,结合准滑模方法,使用饱和函数代替符号函数,以降低因采用滑模变结构控制方法而产生的抖振.运用所提出的方法设计了轮式移动机器人的控制系统并进行了仿真,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性,并且能够有效地降低系统的抖振.     

漂浮基空间机器人关节协调运动的非奇异终端滑模控制

讨论了载体姿态受控、位置不受控制的单臂空间机器人系统的控制问题。利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型。以此为基础,对单臂空间机器人姿态、关节协调运动的控制问题作了研究。考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了单臂空间机器人姿态、关节协调运动的非奇异终端滑模控制方案。该控制方案不仅可以保证机器人控制系统的稳定性,而且还能使系统在有限时间内实现对所期望运动状态的精确跟踪,同时又可避免普通终端滑模控制中所出现的奇异问题。最后用数值仿真结果证实了所提控制方案的有效性。     

基于反演设计的机械臂非奇异终端神经滑模控制

针对具有建模误差和不确定干扰的多关节机械臂的轨迹跟踪问题,设计反演非奇异终端神经滑模控制。该方案是采用能有限时间收敛的非奇异终端滑模面,根据滑模控制原理和反演方法设计反演滑模控制器;对于反演滑模控制系统中由于建模误差和不确定干扰造成的不确定因素的上界,设计径向基(Radial basis function, RBF)神经网络自适应律,在线估计不确定因素的上界;利用李亚普诺夫定理证明了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法具有良好的轨迹跟踪性能,提高对于建模误差和不确定干扰等因素的鲁棒性,削弱了抖动。     

基于模糊幂次趋近律的漂浮基空间机器人快速滑模控制

针对空间机械臂轨迹跟踪控制过程中的抖振抑制问题,讨论了一种基于模糊幂次趋近律的快速滑模变结构控制方法。首先运用拉格朗日第二类方程,建立了空间机械臂系统的动力学模型。然后对机械臂的传统滑模面进行改进,设计了一种快速非线性滑模面。利用模糊控制理论,设计了一种模糊幂次趋近律,使机械臂抖振抑制的效果明显,同时也保证了系统的轨迹跟踪控制效果。通过Lyapunov稳定性分析定理,验证了系统的稳定性和收敛性。最后用仿真实验结果证明了所设计控制方法的有效性和可行性。     

欠驱动桥式起重机自适应模糊滑模抗摆控制

针对不确定欠驱动桥式起重机负载抗摆控制问题,提出一种模糊滑模控制方法。首先将整个系统分成几个不同的子系统,分别设计子系统的滑模面;然后从一级滑模面构造二级滑模面。基于模糊逻辑和自适应率分别逼近未知非线性函数和估计干扰上边界,李亚普诺夫稳定理论和滑模控制确保欠驱动系统鲁棒稳定性,桥式起重机系统的仿真结果验证了该方法的有效性。     

不确定机器人鲁棒自适应控制

针对不确定、时变和非线性机器人系统的实时性要求,提出了采用滑模变结构和RBF神经网络相结合来构造控制器.用带有符号函数的滑模变结构控制器来产生一个控制输入信号,同时利用具有快速学习能力的RBF神经网络来学习外界的不确定性,增强系统的自适应能力,使之达到更佳的控制效果,并在文中证明了系统的稳定性.最后给出了对两连杆机器人的仿真,验证了控制效果.     

多关节移动机械臂系统的快速终端滑模控制

为了实现多关节移动机械臂系统在机械摩擦和模型误差等干扰下的精确控制,提出了快速终端滑模控制方法.首先建立了移动机械臂系统动力学和运动学模型,然后设计了运动环控制律,并将移动机械臂系统的运动指令转换为动力指令,最后针对动力环设计了快速终端滑模控制律,并通过自适应神经网络进行干扰估计,实现了对多关节移动机械臂系统的精确控制.仿真实验结果表明,提出的方法具有更好的快速性和准确性,移动平台的最大跟踪误差仅为0.8 cm,关节末端的最大跟踪误差仅为0.3 cm,干扰估计的最大误差为0.2 N·m,控制效果和精度均得到了明显的提升.     

基于自适应时延估计的空间机械臂连续非奇异终端滑模控制

针对载体位姿不受控的漂浮基刚性空间机器人系统,提出了一种基于自适应时延估计的连续非奇异终端滑模控制方法.首先针对传统时延估计技术在不同情况下一直使用一固定的动力学方程惯性矩阵估计值,导致系统控制效果退化的问题,利用自适应时延估计方法根据系统状态对该估计值进行调整,引入改进的连续非奇异快速终端滑模补偿自适应时延估计技术带来的误差,保证了滑模面的连续性与系统的非奇异性,同时提高了系统在接近滑模面时收敛速度,提高了系统控制精度.然后选取合适的李雅普诺夫函数进行稳定性分析,证明了控制方法的稳定性.最后用Matlab进行仿真验证,验证了该控制方案的有效性.     

高速机器人的分数阶终端滑模跟踪控制

针对整数阶终端滑模控制存在的抖振问题,提出了基于分数阶的终端滑模控制策略,并应用到高速工业机器人的轨迹跟踪控制。该方法在传统终端滑模控制的基础上引入了分数阶项,利用滑模分数阶系统的特性,缓慢地传递系统的能量,从而有效地削减抖振。通过理论分析得出:所提出的分数阶终端滑模控制系统不但能有效地削减抖振而且能在有限时间内收敛,因此具有快速的响应特性、较高的鲁棒性和较高的跟踪精度。通过仿真说明了该方法的可行性和有效性。     

基于生物激励神经动力学的AGV轨迹跟踪控制

提出了一种基于门限偶极子生物神经元模型和快速终端滑模控制策略的轨迹跟踪控制算法,使AGV在存在初始速度跳变的情况下能顺利实现小车的轨迹跟踪控制。首先由运动学控制器产生一个理想控制律,接着利用神经动力学思想解决初始速度跳变问题,最后用快速终端滑模控制器进一步提高跟踪精度。该控制器的输出有界且光滑,整个控制系统全局快速渐进稳定。计算机仿真结果验证了该控制器的有效性。     

基于模糊滑模控制的工业机器人运动不确定性分析

针对工业机器人运动学和动力学不确定性的问题,在分析工业机器人运动学和动力学模型的基础上提出了一种模糊滑模变结构控制方法。基于滑模变结构控制原理设计了一种工业机器人滑模变结构控制器。采用模糊逻辑系统补偿运动不确定性造成的跟踪误差,以提高跟踪精度,消除系统"抖振"的影响,并利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性。最后基于二自由度工业机器人进行了仿真分析,仿真结果表明:在机器人运动参数无法精确确定的情况下,模糊滑模控制器仍具有较好的跟踪性能、快速响应特性和鲁棒性。     

气液联控柔顺力控制系统的建模和仿真

该文提出了基于PWM控制气液联控位置系统的建模方法。运用滑动模态变结构理论中的经典非线性设计方法，设计了二阶滑模面变结构控制器。针对机械手臂的阻抗控制中力控制的难点在于不能精确的知道环境的刚度和位置从而导致给定参考位置的误差，应用离线环境参数估计的方法进行了仿真研究，仿真结果说明该方法能够较好的进行气液联控机械手臂柔顺力控制。