基于扰动补偿趋近律的准滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出了一种基于扰动补偿趋近律的准滑模控制方法.该方法不仅能够加快系统趋近模态的趋近速度,缩短到达时间,而且能够缩窄系统的准滑动模态带宽,增强系统鲁棒性,有效改善系统动态品质,并无控制抖振和稳态抖振产生.仿真结果表明了该方法的有效性.     

一种基于死区离散趋近律的准滑模控制

针对受正弦信号干扰的不确定离散时间系统,提出一种基于死区离散趋近律的准滑模控制方法. 系统能够由任一初始状态向死区作单调趋近运动,并于有限时间到达准滑动模态区作准滑动模态运动. 准滑动模态带具有任意阶次小的特点.该方法进一步增强了系统鲁棒性,有效改善系统动态品质,减小了稳态误差.系统无 控制抖振和稳态抖振产生.仿真结果表明该方法的有效性.     

无抖振离散滑模趋近律

针对离散滑模趋近律形式多样且容易产生高频抖振的问题,提出了离散滑模趋近律的一般形式,并给出了无抖振的到达条件及其理论证明,从一般意义上为离散滑模趋近律的设计提供了理论依据。针对满足匹配条件的不确定系统,给出了切换函数收敛域的推导方法,推导了无抖振的最小收敛域。以典型的高氏指数趋近律为例,利用无抖振的到达条件,对其一般形式进行了无抖振改进,验证了所提出方法的有效性。     

基于干扰补偿趋近律的离散滑模多周期重复控制

针对离散时间系统的多周期干扰抑制问题,提出一种离散滑模多周期重复控制器设计方法.利用非线性幂次函数设计新型离散趋近律,将周期差分等效干扰以加权形式嵌入到趋近律中,构造带干扰补偿作用的离散趋近律,并据此设计离散滑模多周期重复控制器.为了进行控制器参数整定和表征闭环系统的收敛性能,推导准滑模域边界层的表达式.所提出控制方法既能够消除多周期干扰信号,也能够减小准滑模域边界层.数值仿真验证了所提出控制方法的有效性.     

一种离散变结构控制趋近律

提出一种符合高氏6个特点的离散变结构控制的趋近律.应用该趋近律设计的变结构控制系统,可保证系统在有限步到达准滑模带,系统运动最终趋于原点,并有降低抖动及保持快速趋近的品质.仿真结果说明了该方法的可行性和有效性.     

基于趋近律方法的离散时间系统变结构控制

对变结构控制设计中的离散趋近律方法进行深入研究,提出了"理想趋近律"与"鲁棒趋近律"的概念.基于这些概念可以将离散趋近律区分为两类.研究了采用不同类型趋近律求取变结构控制时的异同及鲁棒性保证机理.澄清了使用趋近律方法设计变结构控制时存在的混乱和误解.     

基于改进扰动补偿趋近律的离散滑模控制

考虑满足匹配条件的不确定离散系统,提出一种改进扰动补偿趋近律滑模控制算法,分析准滑动模态的动态特性.为了减小准滑模域带宽,重新将扰动变化率定义为二阶扰动差分;同时,引入饱和函数,通过设置适当的边界层厚度,使得系统准滑模域带宽达到$O(T^3)$量级且无稳态抖振,从而提高系统的控制精度;最后通过仿真实验验证所提出算法的有效性.     

基于变速趋近律的离散滑模末制导律设计

针对离散化的末制导模型,基于一种新型离散变速趋近律设计了离散滑模制导律。利用该新型离散变速趋近律的特性消除了视线角速率的稳态振荡,使其渐进地趋于原点,并显著降低了系统抖振。将目标机动视为未知不确定性,采用干扰观测器方法对其进行在线估计和补偿,无需知道不确定性的界,只需知道其变化率有界,且无需满足匹配条件。仿真结果表明,所设计的基于新型离散变速趋近律的滑模制导律对目标机动具有鲁棒性,且无稳态振荡和系统抖振。     

一种新的约束变速趋近律离散滑模控制方法

考虑惯性执行器输出速度有限的实际,引入趋近律变化速率的控制函数,设计了一种新的无抖振离散滑模变速趋近律算法. 首次提出了通过设计趋近律变化速率来构造离散滑模趋近律的思想,使得控制器的物理意义更加明显,设计更加灵活和简单.对于标称系统, 该算法可以使切换函数在有限时间内快速无抖振地收敛至零;对于满足匹配条件的不确定系统,切 换函数能够收敛至与不确定性及控制参数相关的某一数值,通过设置控制参数,可使这一数值任意小.     

离散时间系统变结构控制分段趋近律

对高为炳先生提出的离散时间系统变结构控制的趋近律进行改进,提出了系统状态在进入准滑动模态带内和带外分别采用不同趋近律的分段式趋近律,该趋近律符合高氏关于离散变结构控制到达条件的6个特点,采用该趋近律设计的系统运动最终趋近于原点,从而具有快速趋近和降低抖振的品质。仿真结果说明了该方法的有效性。     

离散变结构控制基于扰动动态补偿的理想趋近律

研究了带有系统内部参数摄动和外部干扰的离散时间系统变结构控制综合问题。给出了非匹配不确定离散时间系统带有扰动动态补偿的理想趋近律,消除了常规变结构控制中不确定项必须有界和满足匹配条件的限制。所设计的变结构控制器在有限时间内可达切换面,有效地削弱了系统抖振,减小了切换带带宽,改善了系统动态品质。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于一种新型趋近律的自适应滑模控制

首先, 利用特殊幂次函数和反双曲正弦函数构造一种新型滑模变结构控制趋近律; 然后, 采用该趋近律设计一种自适应滑模控制律, 并证明滑模控制系统误差渐近收敛. 仿真实验表明: 在存在时变转动惯量和摩擦力矩扰动的情况下, 该自适应滑模控制系统具有较高的位置和速度跟踪精度, 并有效减弱了控制输入信号的高频震颤现象; 同时, 采用反双曲正弦函数的自适应律能较好地平滑系统转动惯量估计值, 减小控制输入信号的幅值.

     

一种新型滑模控制双幂次趋近律

针对滑模控制中传统趋近律存在收敛速度慢、时间长和抖振严重等不足,提出一种利用双幂次趋近律提高系统状态收敛速度的设计方案.该双幂次趋近律无论在远离滑动模态还是在接近滑动模态的空间内均具有快速收敛能力.理论分析表明,该双幂次趋近律具有二阶滑模特性,当系统存在不确定性时,系统状态及其导数可以快速收敛到平衡零点的邻域内.仿真结果表明,双幂次趋近律与传统幂次趋近律、指数趋近律、快速幂次趋近律相比,具有更快的收敛速度和更好的运动品质.     

Discrete time sliding mode control with reduced switching – a new reaching law approach

In this paper, a novel reaching law for discrete‐time variable structure systems is proposed. It ensures that the representative point (state) of the controlled plant approaches the switching plane in finite time and then crosses it in every subsequent step. Moreover, the proposed reaching law ensures that for the nominal plant the absolute value of the sliding variable asymptotically decreases to zero, and for the perturbed plant, it converges to a smaller interval around zero than with the application of previously proposed reaching laws. The control method proposed in this paper guarantees asymptotic stability of the nominal system and uniform ultimate boundedness of the perturbed one. Furthermore, the method ensures that the sliding variable rate of change (i.e. the difference between its values at any two subsequent sampling instants) is bounded by design parameters, which do not depend on the system initial conditions. This is a highly desirable property, as it results in a priori specified, ‘almost’ constant convergence rate of the sliding variable when the system state is far off the switching plane and helps enforce state constraints in the system. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

新的离散时间系统变结构趋近律

针对离散时间系统变结构控制的设计问题进行了研究。为了改善离散指数趋近律的趋近过程,提出了一种新的趋近律,利用该趋近律设计的变结构控制器,不仅能够大幅度削弱抖振,使系统运动最终趋于原点不存在稳态振荡,而且能使系统的准滑动模态保持步步穿越切换面的基本属性,有效地改善了趋近过程,提高了控制品质。仿真分析验证了该方法的合理性与有效性。     

基于趋近律方法的Delta算子滑模变结构控制系统

针对高速信号不确定滑模变结构控制系统的抖振问题,提出一种基于Delta算子离散化方法的不确定Delta算子系统的滑模变结构控制器。基于反正切函数给出了一种改进的Delta算子离散趋近律,将系统的不确定部分用其上、下确界代替,然后设计滑模变结构控制律。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性,对内部参数摄动和外部干扰具有良好的完全鲁棒性。因此,基于该趋近律方法设计的滑模变结构控制系统既能在有限时间内快速趋近切换面,又最终稳定于平衡状态。     

以幂次趋近的离散变结构重复控制

本文提出一种离散变结构重复控制器设计方法,在趋近律中“嵌入”扰动抑制措施,构造理想切换动态,并据此导出重复控制器.为了进行控制器参数整定和刻画闭环系统的收敛性能,文中推导出准滑模带、单调收敛层和绝对收敛层边界的表达式.设计的离散变结构重复控制器能够完全抑制周期性扰动,控制器设计方法也适用于常值扰动下的定位控制.数值仿真及实验结果验证了所提出控制方案的有效性.