变结构控制理论在导弹电动舵机系统设计中的应用

本文运用变结构系统理论作为基本设计思想,设计了某型反坦克导弹的电动舵机系统,并提出了一种适合于此类型系统设计的滑态参数C的简单选择方法。文章建立了系统的数学模型,研究了导弹舵面铰链力矩和外加干扰力矩对系统参数的影响,设计了变结构控制器,并给出了系统具体电路实现。实物仿真和数字仿真均表明:所设计的系统达到性能指标要求,从而为反坦克导弹舵机系统设计提供了一种新方法。     

考虑饱和的舵机自适应控制系统

针对某飞行器舵机系统中饱和非线性造成的不良影响,研究了一种模型参考自适应控制方案后,对舵机系统进行了自适应改进设计,并将其应用于此飞行器纵向控制系统中。仿真结果表明,这种自适应舵机系统不仅能提高飞行性能,而且对电机转速饱和值的大小具有很强的鲁棒性     

直流电动舵机的离散模糊变结构控制

针对外来扰动和不确定参数项对电动舵机伺服控制的影响以及传统滑模控制的抖振现象,设计了一种基于等效控制的离散模糊滑模控制方法。该方法利用模糊控制器调整切换控制量的值,消除不确定项及外来扰动的影响,柔化了控制信号。分析了直流电动舵机系统的工作原理并建立了数学模型,给出了离散模糊变结构控制器的设计过程,证明了系统的稳定性。仿真结果表明所设计的控制系统具有较好的鲁棒性,同时又降低了常规滑模控制所产生的抖振。     

一种模型参考自适应导弹控制系统设计

目的设计能够适应环境变化和目标机动的导弹控制系统．方法将模型参考自适应控制理论应用于导弹控制系统的设计,针对反坦克导弹的具体特点做了相应的改进．结果大量仿真得出所设计的控制系统能够满足击顶反坦克导弹的战技要求．结论将模型参考自适应控制应用于导弹控制系统设计是成功的,与常规控制系统相比具有明显的优点。     

直接驱动电动舵机的混合H2/H∞控制器设计

介绍了一种基于有限转角力矩电机的导弹电动舵机的组成及工作原理，针对直接驱动系统易受负载扰动及参数变化影响的特点，利用H2控制保证系统动态性能以及H∞控制在对象存在模型及参数不确定性、未建模动态和有界扰动时可以保证系统全局稳定的特性，设计了舵机的混合H2／H∞控制器。仿真结果及分析表明，系统对参数变化及外部扰动具有鲁棒稳定性和较强的鲁棒跟踪能力。     

基于摩擦自适应补偿的转台变结构控制器设计

针对摩擦直接影响飞行仿真转台跟踪和定位精度,还可能引起转轴的低速爬行,以某些飞行仿真转台的一轴为对象设计了基于摩擦自适应补偿的变结构控制器,在分析了摩擦模型及其对系统特性影响的基础上,通过摩擦补偿削弱了由于摩擦造成的系统滞滑现象。通过变结构控制器设计克服了不精确摩擦补偿的缺点,在不需要精确的摩擦模型条件下保证了系统的鲁性能。通过实验表明该方法的控制效果比常规ＰＩＤ大大提高,因此是一种较为实用和有效     

电动舵机参数设计研究

对给定频域指标下舵机系统的负载特性进行了分析，讨论了电动舵机系统设计中的关键参数，如：幅频宽、传动装置的减速比对负载特性的影响，得出了一些有关参数设计的结论，通过实例介绍了如何利用本文结论有效地开展电动舵机参数设计工作。     

变结构自适应控制系统研究

为了改善控制系统瞬态性能,本文从系统稳定性原则出发,提出了多模系统的变结构自适应控制策略,这种控制方法比变结构控制或自适应控制都优越,具有两者的优点.一方面可以适应参数变化,另一方面又可以调节系统的瞬态性能,使系统具有强鲁棒性.     

电动舵机控制系统的电流环设计

设计了一种用于弹道修正弹的电动舵机控制系统的电流环控制器,通过对数学模型的建立和参数的选择,确定了电流环的动态框图．然后利用Matlab／Sinmulink对其进行仿真,得到在阶跃响应作用下的电流环仿真曲线和波特图,结果表明设计的该系统能够满足弹道修正弹电动舵机控制系统的各项性能指标．     

一种新的基于扰动动态补偿器的离散滑模控制策略

分析了采用传统扰动动态补偿离散趋近律系统存在的缺陷,提出了一种改进的扰动动态补偿离散趋近律,应用该趋近律设计的滑模控制,系统不仅可直接平滑地预测内部参数摄动与外部扰动,而且解决了采用传统扰动动态补偿离散趋近律系统运动最终不能趋于原点的问题,并减弱了系统趋近切换面的必要条件,具有降低抖动及保持快速趋近的品质。通过仿真说明了本文方法的可行性与有效性。     

滑模变结构控制研究综述

主要介绍滑模变结构控制的研究情况.先介绍变结构控制理论,并对滑模变结构的发展现状进行了评述;然后着重从滑模面设计、滑模条件以及抖动这三个方面对已开展的研究工作进行了深入的探讨;最后介绍了滑模变结构控制的主要应用情况,同时对这一领域的研究方向进行了展望.     

Adaptive Sliding Mode Control for the Excavator Manipulator

挖掘机滑模自适应轨迹控制研究

徐国胜,吕广明,陆念力

（哈尔滨工业大学 机电学院,哈尔滨 150001）

创新点说明：

1） 挖掘机的动力学模型考虑了各机械臂的重量及形状,并给出了动力学各元素的显示表达,

(1)

式中, 为斜对称矩阵,这也是考虑挖掘机形状与重量的表达式所具有的。

2） 滑模控制算法的符号函数采用sigmoid 函数代替,通过李雅普诺夫理论得到自适应控制率,调节切换项比例因子,使之跟踪参数误差导致的输入误差,且消除抖振。

3） 轨迹规划,考虑以定切削角进行整平作业生成铲斗轨迹。

研究目的：

挖掘机技术文档参数与装配实机存在误差,该误差不能得到合理估计,但显然是有界的。由于滑模变结构对于模型误差,负载扰动等具有鲁棒性,对于控制处于复杂工作环境的挖掘机轨迹而言非常适用,但滑模切换项容易引起抖振现象,而切换项又是滑模变结构鲁棒适应性所必要的,一般切换项的比例因子要大于模型误差,才能使整体控制系统稳定。但较大的比例因子引起的抖振也愈剧烈,导致对挖掘轨迹自动控制的效果不够理想,为此,探究自适应算法补偿有界误差项进行解决。

研究方法：

首先建立更加符合挖掘机实际情况的动力学模型,其次将滑模控制引入对挖掘机的轨迹控制中。为了低乃至消除抖振,采用sigmoid函数替代切换项符号函数,并通过李雅普诺夫理论得到自适应控制率,自适应调节切换项比例因子,使之补偿挖掘机技术文档参数与实机参数误差导致的控制输入误差,最后与传统滑模控制进行仿真对比。

研究结果：

自适应滑模控制效果达到或优于传统滑模控制,且消除抖振,切换项能很好地补偿参数误差导致的输入误差。

结论：

采用本文自适应滑模控制算法对挖掘机轨迹控制效果相比传统滑模控制消除了抖振现象,取得良好控制效果。该方法摒弃了传统滑模控制需要建模误差界大小的先验知识,对于有界建模误差的系统均能适用。不需估计挖掘机建模误差,符合挖掘机控制实际。

关键词：动力学;自适应滑模控制;挖掘机

     

BTT导弹滚动通道变结构最终滑态控制系统设计

提出了一种模型参考变结构２最终滑态控制方案，应用该方案设计了ＢＴＴ导弹滚动通道自动驾驶仪。理论分析表明，该方案确保了系统状态按照规定的动态特性直接进入最终滑态，有效地改善了变结构系统的动态性能，并且对于参数摄动具有较强的鲁棒性。数字仿真结果表明，应用该方案设计的ＢＴＴ导弹滚动通道自动驾驶仪具有良好的指令跟踪性能和较强的鲁棒性。     

基于滑模的平行双倒立摆系统稳定控制研究

结合控制目标对两摆间无弹簧连接的平行双倒立摆系统进行合理建模,验证所建模型可行性,讨论系统能控性和参数间的关系,设计了滑模变结构控制律,仿真结果表明滑模变结构控制能实现平行双倒立摆系统的稳定控制.     

基于滑模控制算法的风电系统变速变桨距控制研究

为改善系统恒功率输出运行区域内的动态性能,基于趋近律方法设计了滑模多变量控制器,将发电机转矩加入风电系统与桨距角同时调节,不但能保证发电机功率和转速稳定在额定值附近,而且可以降低传动系统扭转力矩波动和桨距角活动频率,在提高风电电能质量的同时可以减少系统机械部分的压力.最后利用M atlab对高风速下系统多变量与单变量控制策略进行了仿真对比,突出多变量控制策略的优越性;并将提出的滑模控制与PI控制进行仿真对比分析,以验证本文控制算法的有效性.     

有界不确定性非线性系统的自适应滑模控制

研究有界不确定性非线性系统的鲁棒跟踪问题,考虑了在同时存在参数、结构及干扰的不确定性条件下,控制系统的鲁棒性。采用自适应滑模控制律,证明了所设计的控制系统满足滑动条件,能保证系统输出全局稳定,并对系统的动态不确定性具有鲁棒性。最后,给出了计算机仿真算例,仿真结果表明,本文提出的控制方法是有效的。     

基于滑模的神经元网络自适应控制及其应用

提出一种基于滑模的神经元网络自适应控制方法,并把它应用于液压伺服系统的位置控制.基于滑模学习策略,根据从一优化了的滑模控制所得到的系统输入/输出信号,设计一神经元网络,离线训练该神经元网络的权值,然后综合一简单的自适应环节,得到完整的基于滑模的神经元网络自适应控制.仿真实验结果表明,相对于纯优化的滑模控制而言,所提出的控制方法能使系统具有响应速度快,控制精度高的特点,综合控制效果明显.     

AGV建模和自适应模糊滑模跟踪控制研究

介绍了自动导引小车AGV的跟踪控制技术的研究现状;建立了AGV跟踪误差系统运动学和动力学的混合模型;针对AGV的初始位存在误差或给定轨迹不连续时,传统PID轨迹跟踪控制器会使其初始速度产生一个较大跳变的问题,将滑模变结构控制技术与自适应模糊控制技术相结合,提出了一种基于模糊滑模的AGV自适应模糊路径跟随和轨迹跟踪控制器。仿真和实验结果表明,给出的自适应模糊滑模控制器不仅有较好的轨迹跟踪控制效果,而且具有较强的鲁棒性。     

基于扩展滑动模态控制的末制导律设计

对于三维目标拦截问题，提出了一种新的具有鲁棒性的扩展连续滑动模态末制导律。基于变结构控制理论的方法和零化弹目视线角速率的思想，选择一个合适的滑动区域代替传统变结构滑动模态的设计，同时将目标的机动加速度视为已知的有界扰动。设计得到了具有鲁棒性的三维扩展的连续滑动模态末制导律。该方法利用Lyapunov稳定理论严格证明了扩展的连续滑动模态末制导律在滑动区的可达性和渐近稳定性。该方法简单，易于理解，便于工程应用，数字仿真验证了所提出的制导律更适合拦截大机动目标。