一种变结构垂直俯冲攻击制导律

针对空地导弹垂直俯冲攻击的要求,建立导弹-目标运动模型,设计了一种对脱靶量和终端攻击角度约束的变结构制导律.运用自适应滑模趋近律,将目标机动视为干扰,并采用准滑动模态控制削弱了抖振的影响.所得制导律形式简单、实用,且克服了被动寻的导弹不能测量弹-目相对距离变化率的约束.分析了4个制导参数对制导效果的影响,为制导参数的选...     

空空导弹三维自适应模糊滑模制导律设计

提出了一种基于自适应模糊滑模控制的空空导弹三维制导律,解决了一般滑模控制中存在的抖振问题.该制导律在非线性系统的精确模型未知的情况下,通过模糊系统对非线性模型进行逼近,并根据Lyapunov方法设计了参数自适应律.仿真结果表明,该制导律与比例制导相比有较大的性能改善.     

时变扰动下的永磁同步电机滑模控制

时变扰动环境下,永磁同步电机(PMSM)采用鲁棒性较好的滑模控制。根据滑模控制中传统指数趋近律,提出一种改进型的趋近律,并基于改进型趋近律设计了一种PMSM调速系统的滑模速度控制器,提高电机的运行性能。通过仿真结果对比分析,设计的基于改进型趋近律的滑模速度控制器不仅可以提高系统的动态性能,而且削弱了系统的抖振现象,使电机在时变扰动下仍具有较高的运行性能。     

机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制

针对刚性机械臂有限时间鲁棒控制问题,提出了一种新的自适应非奇异快速终端滑模控制方法.该方法将非奇异快速终端滑模控制与自适应律相结合,使用非奇异快速终端滑模面加快机械臂轨迹跟踪误差的收敛速度,解决了终端滑模中的奇异问题;通过双曲正切函数代替符号函数减小控制输入的抖振;利用自适应律对未知的外部扰动和系统的不确定性进行估计,实现了在集总扰动未知情况下的轨迹跟踪.构造Lyapunov函数,证明机械臂系统能够在有限时间内稳定收敛.最后二自由度机械臂仿真实验结果验证了所设计控制器的有效性和鲁棒性.     

带攻击角约束的有限时间收敛滑模制导律

针对导弹带攻击角度约束打击目标问题,提出带攻击角约束的有限时间收敛滑模制导律。首先,建立弹目相对运动关系,基于滑模变结构理论,采用一种快速非线性终端滑模面,选取自适应幂次趋近律,进行制导律设计。其次,利用Lyapunov理论进行制导律的稳定性分析,并对制导律有限时间收敛进行分析,采用饱和函数代替符号函数,减小抖动的影响。最后,将所设计的制导律与带落角约束的偏置比例导引律进行对比。仿真表明,所设计的制导律性能更加优越,具有较强的鲁棒性,达到期望攻击角度的要求。     

基于TSMC的四旋翼无人机抗风研究

针对四旋翼无人机的欠驱动、非线性、强耦合和易受外界因素干扰等特性,为保证其控制品质与精度要求,提出一种基于快速终端滑动模态控制(TSMC)的控制方法。建立四旋翼无人机在紊流风场作用下的动力学数学模型,采用可自动消除抖振的全局快速终端滑模的控制算法计算各个控制律,引入过渡输入控制律以实现欠驱动耦合控制,并通过Matlab/Simulink软件对系统模块进行构建和仿真。仿真结果表明,该快速终端滑模控制器算法具有可靠性高、收敛速度较快和鲁棒性较强的特点,能够有效地完成四旋翼无人机的飞行任务。     

BTT导弹再入飞行滑模控制器设计研究

针对导弹再入段的非线性模型以及三通道问的较强耦合,给出了倾斜转弯BIT导弹再入飞行鲁棒控制方法.在给定可用制导指令和干扰、不确定性的上界条件下,综合利用快慢双回路连续滑模控制方法,生成气动舵面的控制指令,得到了在建模误差和外界干扰存在的情况下拥有高精度、鲁棒性和解耦特性的气动角和姿态角速率跟踪结果.采用了两种方法抑制滑模的抖振现象:一是构筑滑模干扰观测器,自适应调节增益;二是利用高阶滑模控制方法,有效消除了控制抖振,保证了工程实际应用的能力.以某型BTT导弹为例,仿真结果表明,在考虑到模型不确定性、风扰动以及测量噪声的情况下,两种方法均可靠,满足再入控制的要求.     

机械臂变指数趋近律滑模控制律设计

针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题,采用改进趋近律的思想来设计滑模控制律,以达到有效抑制抖振的目的。在对滑模控制的特点和常用的指数趋近律进行分析的基础上,提出了一种变指数趋近律,并对其趋近性能进行了分析;结合机械臂动力学模型和改进的趋近律设计了相应的滑模控制策略,对其控制效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了系统的抖振,而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性,进而提高了机械臂的工作性能。     

基于滤波器的机器人滑模控制

变结构控制系统是一类特殊的非线性控制系统,滑模控制就是其中的一种控制策略。滑模控制对系统参数及扰动的变化反应迟钝,具有很强的鲁棒性,该控制方法特别适合机器人系统的控制。抖振是滑模变结构控制中不容回避的问题。文中采用了后滤波器用于消除对象输出的噪声干扰,从仿真结果看,有效削弱了单纯滑模变结构控制系统的抖振。     

新型幂次趋近律的无人艇航向的终端滑模控制方法

针对传统滑模控制方法和传统滑模趋近律在喷水推进型水面无人艇的航向控制中存在收敛速度慢、耗时长和抖振严重等缺点,提出一种基于新型幂次趋近律的终端滑模控制方法。首先利用终端滑模控制思想在滑动超平面的设计中引入非线性函数,构造Terminal滑模面,在终端滑模控制提高动态响应速度的前提下,进而引入改进的新型幂次趋近律,充分结合终端滑模的控制理论和新型趋近律的思想设计了新型Terminal滑模控制器,最后进行了Lyapunov稳定性证明和仿真。仿真结果表明,设计的新控制器与传统幂次趋近律、指数趋近律相比,具有更快的收敛速度和更好的运动品质。     

基于RBF的带落角约束的最优滑模导引律设计

根据防空导弹打击目标的作战特点,提出一种基于RBF网络的带终端落角约束的最优滑模变结构导引律。首先应用最优控制理论和变结构控制理论设计基于视线角和视线角速度的最优滑模变结构导引律,然后应用RBF网络对所设计导引律中的变结构项的增益进行调节。仿真结果表明,所提出的导引律不仅能减弱系统抖振,而且能够同时满足命中精度和命中期望角的要求,对目标机动具有很好的鲁棒性。     

带攻击角度约束的机动目标SUAV三维末制导律研究

针对带攻击角度约束的自杀式无人机(Suicide Unmanned Aerial Vehicle,SUAV)对地攻击机动目标问题设计了一种三维末制导律。首先,考虑了SUAV的气动力、发动机推力及阵风的影响,建立了SUAV的三自由度质点模型,在此基础上建立了三维追逃数学模型;其次,基于Lyapunov稳定性定理推导了带有攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律;最后,对所设计的导引律进行了仿真。仿真结果表明:带攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律能满足攻击角度约束的要求,具有精度高、脱靶量小和抗干扰性强的优点,对自杀式无人机对地攻击末制导律问题的工程应用具有一定意义。     

一类非线性系统的变边界层滑模变结构控制

针对一类不确定非线性系统,在系统的非线性动态函数满足可估计和有界两个基本假设的条件下,给出了此类系统基于非线性动态函数估计的一般滑模控制设计.然后论证了此类系统的变边界层滑动模态的存在性与可达性.所设计的变边界层滑模控制律除了具有一般滑模控制率的优点外,还能够有效消除滑模控制的高频抖振.数值仿真结果证明了所设计控制率的有效性.     

车式移动机器人轨迹跟踪控制方法

针对车式移动机器人轨迹跟踪这一典型控制任务,本文提出一种滑模轨迹跟踪控制方法.该方法采用PI型滑模面设计等效控制律,利用变速函数代替符号函数获得切换控制率,并运用Lyapunov理论证明系统的稳定性.仿真结果表明该方法不但能使机器人有效跟踪任意参考轨迹,而且能减小在控制中的抖振现象,即使在外界干扰影响的情况下,也具有良好的控制品质.     

Sliding mode control combined with extended state observer for an ankle exoskeleton driven by electrical motor

A novel sliding mode control combined with extended state observer (ESO) is proposed for an ankle exoskeleton driven by electrical motor. During the process of assisting, it is necessary to design an effective controller for assisting torque of ankle exoskeleton. However, the parameter uncertainty of complex dynamics model and the irregular motion of human ankle may affect the torque control accuracy. For a high control precision of assisting torque when facing the modeling uncertainty, the sliding mode control is employed, but a large switching gain is usually needed in order to suppress the disturbance, which cause the control signal vibrate greatly. ESO can observe and suppress the disturbance and modeling uncertainty, but its tracking performance needs to be improved. Therefore, the proposed complex controller takes the advantages of sliding mode control and extended state observer, which can not only improve torque tracking performance but also overcome the disturbance force caused by the change of human joint angle without increasing chattering of control signal. Experimental studies are carried out to validate the effectiveness of the proposed control. The results show the presented controller have better torque tracking performance and robustness stability, and the proposed controller can reduce the chattering compared with the tradition sliding mode control.     

自适应模糊滑模控制器设计

针对传统滑模控制的抖振问题,利用线性化反馈技术,将模糊自适应和滑模控制相结合,设计一种新型的模糊滑模控制器。通过模糊推理和基于Lyapunov函数的稳定性分析,获得模糊控制规则的自适应律,构成自适应模糊滑模控制器,有效解决了传统滑模控制中,需要确定参数摄动和外部干扰上确界不确定性问题,倒立摆上的运行结果表明该方法的有效性。     

带落角约束的滑模变结构制导律研究

针对某些制导武器命中目标时的落角指标要求,设计了带落角约束的制导律。基于变结构理论和Lyapunov稳定性理论推导了一种末端带落角约束的滑模变结构制导律,并证明了其稳定性;然后,将该制导律和优化的姿态角约束比例导引律进行了数字仿真比较。结果表明,在攻击地面固定目标时,带落角约束的滑模变结构制导律在保证命中目标的同时满足期望的落角,验证了其制导效果。     

攻角约束下的二阶滑模控制器的协同制导律设计

针对多弹协同拦截单个机动目标的问题,提出了一种协同制导律能够同时满足攻击时间和攻击角度约束。首先,根据系统动态方程和一致性算法选取了包含飞行时间变量的积分滑模变量,基于此设计了二阶滑模控制器作为导弹在视线方向上的制导律,以保证所有导弹同时拦截目标;然后,基于高阶滑模干扰观测器对视线角方程中的干扰进行估计补偿,设计了导弹在视线法向上的滑模制导律,以满足期望视线角约束和零化视线角速率的要求;另外,基于李雅普诺夫稳定性理论分别证明了制导系统两个子通道的稳定性;最后,仿真验证了所设计协同116制导律的有效性。