二阶滑模离心-振动试验系统的振动控制

针对离心-振动试验系统的振动位移跟踪控制存在参数不确定性和干扰的问题,提出一种基于二阶滑模的振动位移跟踪控制方法。该方法基于高阶滑模控制基本原理,通过建立离心-振动复合试验系统数学模型,利用李雅普诺夫第二法设计出二阶滑模振动位移控制律。仿真结果表明:该方法在2 s内能够完成位移跟踪,跟踪准确度达到0.001 m,能够有效降低系统抖振,实现振动位移跟踪的精确定位,具有较高的控制精度和可靠性。     

二阶滑模离心-振动试验系统的振动控制

针对离心-振动试验系统的振动位移跟踪控制存在参数不确定性和干扰的问题,提出一种基于二阶滑模的振动位移跟踪控制方法。该方法基于高阶滑模控制基本原理,通过建立离心-振动复合试验系统数学模型,利用李雅普诺夫第二法设计出二阶滑模振动位移控制律。仿真结果表明：该方法在2 s内能够完成位移跟踪,跟踪准确度达到0.001 m,能够有效降低系统抖振,实现振动位移跟踪的精确定位,具有较高的控制精度和可靠性。     

High-order terminal sliding mode control for induction motors based on current decoupling

为提高感应电机转速控制系统的性能,提出了速度环、电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案.该方案通过设计非奇异终端滑模面来提高系统的响应速度和控制精度;通过设计高阶滑模控制律以直接获得平滑的控制信号,有效削弱常规滑模的抖振现象;对速度环,考虑了系统负载转矩和转动惯量的变化,所设计的高阶滑模控制律使系统具有良好的鲁棒性;对电流环,利用电压补偿实现交、直轴电流完全解耦,提高电流控制器的动态性能.仿真结果表明,该方案有效地消除了常规滑模存在的抖振现象,并且跟踪精度高,对负载扰动及转动惯量变化具有较强的鲁棒性.     

自由浮动柔性空间双臂机器人的混合抑振控制

针对一种双臂4关节末端为柔性连杆的自由浮动空间机器人,将自由浮动空间柔性双臂机器人开链系统的柔性杆视为Euler-Bernoulli梁.采用假设模态法对柔性连杆的变形进行近似描述,忽略高阶弹性振动模态,根据拉格朗日法,并结合系统动量守恒,推导了自由浮动空间柔性双臂机器人开链系统的动力学方程和振动方程;考虑弹性变形、建模误差及扰动项,以及动力学的非线性强耦合效应,在模态空间下,采用模糊滑模及最优控制的混合控制方法,讨论空间柔性双臂机器人操作臂在捕获运动时的轨迹跟踪及振动抑制问题.仿真实验表明,混合控制可以削弱滑模控制的抖振程度,使得滑模控制的输出更平稳,有效地抑制柔性连杆产生的弹性振动,保持操作臂末端轨迹跟踪的鲁棒性.     

基于神经网络的机械臂高阶滑模控制

针对多关节机械臂控制系统的设计中机械臂模型参数未知和外在干扰的抖振问题,提出一种基于神经网络的机械臂高阶滑模控制,并在快速终端滑模面的基础上,利用饱和函数解决了奇异问题,采用径向基神经网络(RBFNN)近似估计系统参数,增加了误差估计器补偿估计误差和外部干扰。同时,设计了一种具有适当更新律的自适应有限时间控制律。实验表明：该控制方法在机械臂轨迹跟踪表现更优,具有可行性和优越性。     

一种最优滑模控制算法及其仿真应用

针对某机电伺服跟踪系统存在扰动和系统参数摄动的情况,提出了一种带有积分补偿的最优滑模变结构控制算法,并给出了获得切换函数、积分增益和控制函数的方法。仿真结果表明,这种新的控制算法比经典控制方法的效果更好。它能够获得灵敏的跟踪效果,提高了系统响应的快速性,具有较好的动态性能和鲁棒性,并消除了抖振。此控制系统结构简单,易于实现。     

全垫升气垫船PID-非奇异终端滑模的航迹保持

全垫升气垫船的操纵性较差,为使其在高速状态下能够准确的按设定航迹航行,设计了PID-非奇异终端滑模的航迹间接控制算法。外环的航迹引导采用PID控制,内环的航向跟踪采用非奇异终端滑模控制。利用滑模对非线性不确定性系统的强鲁棒性,弥补气垫船系数摄动问题,减小气垫船对外界干扰的敏感度。采用RBF神经网络辨识外界扰动来消除控制器抖振的影响,保持了滑模控制的强鲁棒性。仿真结果表明,在外界风干扰下,本文设计具有控制精度高、超调量小、稳定性好等特点,提高了气垫船的航迹保持能力。     

结构非线性振动的自适应模糊滑模控制

结构在强震作用下将不可避免地进入塑性阶段,表现出非线性行为,而总体上说,结构非线性振动还没有系统、有效的控制方法.本文主要研究了结构非线性振动的自适应模糊滑模控制算法,用模糊系统来自适应地逼近非线性系统以实现滑模控制力,同时采用模糊系统消除滑模控制所带来的抖振现象,并给出了模糊滑模控制器和自适应律的设计.仿真模型采用3层和20层的Benchmark非线性结构模型,每层均设置一个采用自适应模糊滑模控制算法的控制装置,计算出其在地震输入下的结构响应,然后对仿真结果进行了分析.仿真结果表明,自适应模糊滑模控制算法能够充分发挥自适应模糊控制和滑模控制的优点,较好地实现对结构在地震作用下非线性振动的控制,并得到令人满意的结果.     

舰载视轴稳定系统的变结构控制研究

为了消除舰船摇摆对舰载光电跟踪设备稳定精度的影响,提高系统视轴稳定性能,根据舰船摇摆对视轴偏差影响的随机性,在描述视轴稳定回路的基础上,设计视轴稳定滑模变结构控制器,并引入约束条件,以减弱系统抖振.利用AR序列预测估计方法,实现视轴偏差预测估计,完成视轴稳定滑模变结构控制律的求取,并利用matlab仿真软件,对视轴稳定滑模变结构控制律进行数字计算.仿真结果表明,该控制方法能有效地消除了陀螺测量随机噪声带来的影响,减弱了系统抖振,对舰载视轴稳定有良好的性能.     

基于奇异摄动法的FFFSR全局滑模跟踪控制及ESO振动抑制

针对存在参数不确定性和有界干扰的情况,讨论了自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动主动抑制的问题。利用奇异摄动法将系统分解为关节轨迹跟踪的慢变子系统和描述柔性振动的快变子系统,进而提出含慢、快变控制项的组合控制器;设计一种改进的全局滑模函数,利用低通滤波器抑制滑模抖振,实现全局鲁棒、快速收敛的关节轨迹跟踪;对于快变子系统,采用扩张状态观测器(ESO)对不易测量的柔性模态坐标导数和不确定扰动进行估计,并结合LQR方法,对柔性振动进行主动抑制。数值仿真表明,该组合控制器可以在有效抑制柔性振动的同时实现对期望关节轨迹的稳定跟踪。     

电液伺服系统的微分与积分滑模变结构控制

针对电液系统的非线性特性及其参数不确定性,在电液伺服系统的速度跟踪控制中,提出了一种非线性微分与积分滑模变结构控制(DI-SVSC)策略。在滑模控制中引入积分控制项,消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设,利用一非线性微分控制消除了系统的抖振现象。在积分滑模控制与非线性微分控制中,分别给出了切换函数、非线性微分系数及控制器的设计方法。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。     

车辆半主动座椅悬架自适应模糊滑模控制

针对含有人体模型的五自由度半主动座椅悬架系统,设计一种基于趋近率的滑模控制器。通过引入自适应控制算法,对系统模型简化过程中产生的扰动及外界干扰进行估计,并在简化模型的基础上采用模糊算法,对滑模控制中趋近速率参数进行优化,在保证趋近速率的同时,提高系统的鲁棒性;采用双曲正切函数替代切换项中的符号函数使得系统在切换过程中更加连续,有效降低滑模控制中的抖振问题;根据Lyapunov稳定判据证明了系统的鲁棒稳定性。数值仿真表明,采用该控制器的座椅悬架较采用PID控制及被动控制的座椅悬架减振效果得到了明显改善,C级路面上时座椅悬架振动加速度值相较于PID控制与被动控制的座椅悬架分别下降25.1%与57.2%,冲击工况下分别下降16.9%与63.7%,并具有较好的跟踪性能。     

四旋翼飞行器的新型自适应离散滑模控制

针对传统的自适应离散趋近律控制应用于四旋翼偏航控制系统存在抖振问题,提出了一种新型自适应离散滑模等效控制方法.在动力学模型的基础上,改进了传统的自适应离散趋近律,推导了新型自适应离散滑模控制律,且通过Lyapunov函数证明改进自适应离散趋近律下所设计的控制器的稳定性,并引入一个衰减函数,大大减小了四旋翼偏航控制系统的高频抖振.MATLAB仿真分析表明,改进的自适应离散滑模控制的系统调节时间比传统的自适应离散滑模控制缩短了约0.6s,而且大大降低了系统抖振.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模变结构位置伺服控制

针对带有未知摩擦力矩和模型不确定的永磁同步电机位置伺服系统,提出两种基于扩张状态观测器的滑模变结构位置伺服控制策略。在系统存在状态未知和非线性特性有界的情况下,设计扩张状态观测器来观测系统的未知状态和非线性不确定项,并根据观测值设计降阶线性滑模控制和无抖振全阶滑模控制两种控制方法。仿真结果表明,降阶滑模控制方法控制精度较高且鲁棒性较强,而全阶滑模控制方法可以有效消除滑模控制中的抖振问题,便于实际应用。     

永磁同步电机抗干扰复合滑模控制器的设计

目的 在灌装、封口等包装作业过程中,提高永磁同步电机的快速响应和抗干扰能力,同时减少控制系统的抖振现象。方法 提出一种复合滑模控制策略,设计一种能适应滑模面和系统状态变化的分段速率滑模趋近律,将其与新型积分滑模面结合,设计一种带速度环的滑模控制器。同时,设计一个干扰观测器,用于估计闭环系统的扰动,并将估计后的扰动实时补偿到控制器的输出电流中,构建复合控制器。结果 仿真结果表明,设计的控制器能够显著提高收敛速度,并有效减少了控制系统的抖振,从而提高了动态质量。此外,干扰观测器与控制器结合的复合控制器可以提高系统的抗干扰能力,从而进一步提高了控制性能。结论 文中提出的复合滑模控制策略可以有效提高永磁同步电机调速系统的动态性能,减少控制系统的抖振,为实现高效、稳定的控制提供了有效的解决方案。     

基于改进趋近律的滑模控制在机械臂中的应用

针对滑模变结构控制中指数趋近律引起较大抖振的问题,采用改进的饱和函数来代替符号函数,对指数趋近律进行了改进,并给出了滑模可达性证明。以6自由度机械臂数学模型为被控对象进行了仿真,结果说明改进趋近律相比指数趋近律能削弱系统的抖振,相比采用饱和函数作为切换函数的指数趋近律能精确跟踪期望轨迹。最后将基于改进趋近律的滑模控制算法与采用饱和函数作为切换函数的指数趋近律滑模控制算法运用于实物机械臂系统中,并进行了对比,验证了基于改进趋近律滑模控制算法的可行性和实用性。     

球杆系统基于二阶滑模的分级滑模控制

为解决球杆系统的稳定控制问题,提出一种基于二阶滑模的分级滑模控制方法。与基于传统滑模的分级滑模控制方法相比,该文方法能够应用连续、无抖振的分级滑模控制器实现球杆系统的有效控制。分别定义刚性球和连杆两个子系统的第一级滑动变量,然后采用两者的线性组合来构造第二级滑动变量。所提出的分级滑模控制律包含第二级滑动面的等效控制律和一个待确定的切换控制律。基于球杆系统的动力学模型推得控制器的等效控制律,然后借助状态反馈和二阶滑模控制算法得出控制器的切换控制律。在该文控制器作用下球杆系统能够快速、准确地收敛至期望的平衡点,仿真实验结果表明该文方法的有效性和该文控制器的鲁棒性。     

基于两相幂次趋近律的四旋翼飞行器自适应控制

本文研究存在惯性不确定性和外部干扰的四旋翼飞行器系统有限时间位置和姿态跟踪控制问题.首先,设计一种新型两相幂次趋近律,当系统状态远离滑模面时,利用较大的幂次项提高趋近速率;当系统状态接近滑模面时,切换成较小的幂次项削弱抖振.其次,设计有限时间滑模控制器保证位置和姿态输出能够在有限时间内跟踪参考轨迹.同时,构造自适应参数...     

基于扰动观测器的铆接机器人轨迹跟踪控制

为解决铆接机器人工作时外部干扰造成系统抖震大，轨迹跟踪精度较低问题，设计一种扰动观测器与分数阶滑模控制器组合的自适应控制方法。首先，通过引入时延估计策略建立铆接机器人的局部动力学模型，利用扰动观测器实时观测系统模型所受的可见干扰；其次，针对系统产生的抖震问题，设计分数阶滑模面替代传统滑模控制，采用新型趋近律使系统在切换面上能够连续平稳运动，针对系统所受的不可见干扰，设计自适应策略实现对外部干扰的完全补偿；最后，通过Lyapunov函数证明所设计控制器的有效性。以三自由度机器人进行仿真及实体试验，结果表明，相较于分数阶滑模控制，采用该控制器后机器人各关节的追踪误差峰值分别下降了50%,59%和63%,从而验证了该控制器不仅能有效消除系统所受较大干扰产生的抖震问题，而且提高了铆接机器人作业时的鲁棒性和轨迹跟踪精度。     

关节柔性的漂浮基空间机器人基于奇异摄动法的轨迹跟踪非奇异模糊Terminal滑模控制及柔性振动抑制

如果在漂浮基空间机器人系统动力学建模和控制方法设计过程中忽略关节柔性的存在,其控制系统的精度和稳定性将受到极大影响。以考虑关节柔性、系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统为研究对象,讨论了其动力学建模过程、运动轨迹跟踪控制方案设计及柔性振动振动抑制。结合拉格朗日第二类方法并结合系统动量、动量矩守恒关系,分析、建立了系统动力学方程。以此为基础,为了同时实现空间机器人运动轨迹的渐近跟踪和抑制由关节柔性引起的系统弹性振动,采用奇异摄动理论的双时间刻度分解,将系统分解为表示系统刚性运动部分的慢时标子系统和表示系统柔性运动部分的快时标子系统。针对慢时标子系统设计了非奇异模糊Terminal滑模控制方案。该控制方案采用非奇异Terminal滑模面,并基于模糊逻辑系统自适应调整控制律的切换项,不但克服了在设计中需要知道系统不确定性的上界的限制,又消除了滑模变结构控制器抖振的缺点。针对快时标子系统,采用速度差值反馈控制律来抑制关节柔性引起的系统弹性振动,保证系统的稳定性。仿真时以平面两刚性臂、两柔性关节的漂浮基空间机器人系统为例证明了所提出方法的有效性。