基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

一种离散全程滑模变结构控制方法

针对离散时间系统提出了一种全程滑模变结构控制器设计方法。通过选择合适的滑模切换函数，使系统的轨线一开始便落在滑模面上，有效地缩短了系统状态到达滑动模态的时间，使系统从初始状态到平衡点的全过程都具有鲁棒性。针对利用离散趋近律方法设计全程滑模变结构控制器系统存在抖振的缺点，本文利用常规等效控制方法设计离散全程滑模变结构控制器，消除了系统的抖振，改善了系统的动态性能。并基于倒立摆模型进行了仿真，结果验证了其有效性。     

平面二级倒立摆自适应滑模控制器设计

研究平面二级倒立摆系统稳定性和速度特性优化问题,由于倒立摆系统的外界扰动的不确定性,建立平面二级倒立摆的数学模型,应用变结构控制理论(SMC)和模糊逻辑系统设计了自适应滑模控制器,把趋近律和切换控制的模糊化相结合,采用模糊系统调整趋近速率的大小,在加快趋近速度的同时用模糊逼近切换控制,为减少控制量的抖振和优化控制系统,同时倒立摆控制具有了滑模控制对外界扰动和参数摄动的不变性。进行仿真的结果验证了控制器的稳定性,表明控制器系统能保证在不同的运行条件下具有快速性和鲁棒性。     

模糊趋近率的滑模控制在倒立摆系统中的应用研究

采用Lagrange函数建立了旋转二级倒立摆系统的状态空间方程。为了解决常规滑模控制的抖振问题,提出了一种以极点配置为基础的模糊趋近律滑模控制策略。将模糊逻辑控制与趋近律相结合,推导出模糊趋近律。仿真结果表明,该方法不仅保留了滑模控制系统具有的较强的鲁棒性,同时改善了控制系统滑动模态的品质,消除了系统的抖振。     

基于变结构控制发动机转速性能研究

在发动机转速性能优化过程中,针对于传统滑模变结构控制在发动机转速控制中出现的转速抖振现象造成系统不稳定。传统的滑模变结构控制方法不能解决高频抖动问题,无法直接应用到系统中。为解决上述问题,提出通过采用模糊滑模变结构(F-SMC)的控制方法,消除高频抖振对控制器性能的影响.首先,在变结构控制变量的基础上引入模糊控制分量;其次对模糊控制分量进行了设计,并在MATLAB软件上进行了计算机仿真.仿真结果表明,采用模糊滑模方法使汽车发动机转速控制器可以提高系统的鲁棒性。     

反演滑模控制在倒立摆中的应用与仿真研究

应用滑模控制中的反演设计原理,以一级倒立摆为控制对象,设计了滑模控制器,使系统在响应的全过程都具有鲁棒性,克服了传统变结构控制中到达模态鲁棒性差的缺点,对该类非线性系统,提出了新的滑模控制器的设计方法。仿真结果表明,该方法成功地实现了对输入信号的位置随动控制,并通过与传统方法进行对比,验证了反演滑模控制具有较好的快速和稳定性能,同时也削弱了抖振的发生,实现了实时跟踪控制。     

基于滑模变结构的倒立摆系统稳定控制

利用滑模变结构控制对一级倒立摆系统进行了有效控制.首先对一级倒立摆系统的模型进行线性化处理,再利用滑模变结构控制方法对此模型中摆的镇定、台车位置的调节和系统参数不确定性设计了具体的控制规律,并使用饱和函数的方法抑制系统的抖振.最后在Matlab/Simulink上进行了仿真实验,实验结果说明滑模变结构控制方法是有效的.     

磁悬浮轴承系统的模糊滑模变结构控制研究

研究主动磁悬浮轴承转子位置高性能控制问题.针对主动磁悬浮轴承因受模型摄动与外界干扰等呈现出的复杂非线性导致传统滑模控制抖振严重的问题,为提高系统转子位置控制精度以及鲁棒性,提出用模糊滑模变结构控制来提高磁悬浮轴承系统控制精度与鲁棒性.算法采用等效滑模控制器来准确跟踪磁悬浮轴承转子位置,用模糊控制改善与消除滑模抖振问题.通过对单自由度主动磁悬浮轴承的建模进行仿真测试,结果表明,所设计的模糊滑模控制器能够在外界干扰下有效提高控制系统精度,精确跟踪轴承转子位置,并且控制性能比传统滑模控制好,具有实际应用价值.     

一种新的二阶滑模控制规律的研究

为了有效地消除传统滑模变结构产生的抖振,提出了一种新的二阶滑模变结构控制方法。该方法将Terminal滑模动态与二阶滑模有效地结合起来,使二阶滑模既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振。将此方法用于十字梁试验系统,仿真结果表明,该方法确实有效地消除了抖振,而且鲁棒性也很强。     

一种新的二阶滑模控制规律的研究

为了有效地消除传统滑模变结构产生的抖振,提出了一种新的二阶滑模变结构控制方法.该方法将Teminal滑模动态与二阶滑模有效地结合起来,使二阶滑模既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振.将此方法用于十字梁试验系统,仿真结果表明,该方法确实有效地消除了抖振,而且鲁棒性也很强.     

SMOOTH SLIDING CONTROL OF UNCERTAIN SYSTEMS BASED ON A PREDICTION ERROR

This paper addresses the problem of designing sliding control of uncertain systems which are free of chattering and result in smooth control signals. Both state and output feedback are considered. The proposed approach relies on some appropriate prediction error and can be easily applied to modify the usual state feedback VSC for chattering avoidance. It can also be applied for devising new output feedback VSC laws. The robustness improvement, with respect to unmodelled dynamics, even allows one to reconsider the so far rejected utilization of approximate differentiators for VSC output feedback. The theoretical results are illustrated by simulations. An experimental evaluation is briefly discussed. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

位置伺服系统二阶滑模控制

变结构控制以其独特的优点和特性引起了众多学者的广泛重视，已由传统的滑模控制发展到高阶滑模控制。高阶滑模控制不仅保留了传统滑模控制的所有优点，而且消除了颤震。变结构控制在位置伺服系统中的应用已经取得了长足的进步，探讨高阶滑模在位置伺服系统中的应用对于解决实际系统中的颤震问题具有深刻的意义。该文简要介绍了高阶滑模控制技术，并将二阶滑模控制应用与位置伺服系统中，理论分析与仿真结果都表明了使用二阶滑模控制器控制直流伺服电机的可行性。     

变结构控制的抖振问题研究

变结构控制是一种鲁棒控制方法,它对系统参数的变化和外部干扰具有理论上的完全鲁棒性,然而,变结构控制系统在滑模面上的高频抖振是其工程应用的主要障碍.该文将抖振削弱方法分为两类：一类是传统控制方法,它通过改变变结构控制器的构造方式来削弱抖振;另外一类是组合控制方法,它通过引入其他先进控制理论（如智能控制、自适应控制等）来削弱抖振.目前,多种组合控制方法被广泛采用,但缺乏对结合方式的系统性分析,本文以模糊变结构组合控制方法为例,详细探讨了多种形式的结合方式.最后指出了处理抖振问题的发展方向.     

带前置滤波器的MRAC系统的变结构控制

变结构控制对参数不确定性,外部干扰和未建模动态具有鲁棒性,并被应用到鲁棒模型参考自适应系统.其缺点是易产生抖振.本文设计一种带有前置滤波器的变结构控制器,改善系统动态性能并消除了抖振.前置滤波器使带有符号函数的控制切换产生连续可测信号,实际控制律是光滑的.控制器设计和不确定性估计中引入辅助信号和带有记忆功能的正规化信号,适当选取控制器参数,所设计的控制器保证了闭环系统稳定性和任意小的跟踪误差.仿真结果表明该算法是有效的.     

无抖振全程滑态离散变结构控制算法

针对离散时间系统的变结构控制问题,对常规离散变结构抖动产生原因的分析,结合全程滑态变结构算法,给出了改进的离散趋近律。仿真结构表明,该方法是可行的,减小了系统的抖动,并从一开始就保证了系统的稳定性。     

战车稳定器最优滑动模态变结构控制仿真研究

该文为战车稳定器提供一种有实用价值的现代设计方法 ,文中的滑动模态变结构控制在趋近段也具有鲁棒性。在变结构控制中采用观测器可有效地消除系统未建模动态在输出中引起的振荡或抖振 ,是一种可供广泛应用的设计方法     

模糊积分滑模控制算法研究

变结构控制因在一定条件下对不确定性具有不变性,由此在控制系统中得到了极大的应用。本文用滑模变结构控制理论来设计了一中新型控制器,在设计滑模面时,引入积分项来消除干扰等因素给系统带来的稳态误差;为消除抖动,在控制器中引入模糊系统来实现去抖;同时设计灰色补偿项来抵消不确定项对系统造成的不利影响。     

模糊趋近律滑模控制交流伺服系统

针对交流位置伺服系统变结结构控制存在较大的抖动的不足 ,借鉴模糊串级控制的方法去调整DVSC的趋近律 ,仿真的结果说明了既保持了变结构控制的快速性及鲁棒性 ,又较好地消除了抖动现象。     

FUZZY SLIDING MODE CONTROL WITH PIECEWISE LINEAR SWITCHING MANIFOLD

Variable Structure Control (VSC) has been successfully established in control systems engineering in the past two decades. Recently, Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC) techniques have drawn the attention of the scientific community, due to their effectiveness in reducing the typical chattering phenomenon arising in VSC. In this paper we present a novel FSMC technique for a class of second order dynamical systems based on a piecewise linear sliding manifold. The proposed approach enhances the effectiveness of VSC in the presence of a saturated control input. In addition, employing the proposed VSC with fuzzy rule based algorithms results in smooth dynamics when the trajectory is in the vicinity of the switching manifold, as opposed to the typical chattering arising under classical VSC. After illustrating the proposed strategy on a simple design example, the approach is applied to an inverted pendulum, a well‐known benchmark for automatic control techniques. The effectiveness of the technique is shown both by means of simulation tests and experiments on a lab equipment. Future research directions include the extension of the technique in the presence of uncertainties in the plant model.     

一类非线性系统的变结构控制策略

对一类不确定非线性系统提出了一种变结构控制平滑方法，推导出变结构控制系统的稳态误差指标与饱和特性宽度之间定量的数学关系，通过系统的稳态误差指标可以设计出宽度变化的饱和特性，从而既减小了系统的抖振又满足了对系统稳态误差指标的要求。仿真结果验证了该方法的有效性。