不确定离散系统自适应趋近律滑模控制技术研究

针对受噪声干扰的含有未知参数的离散系统控制问题,首先利用强跟踪滤波器对未知参数进行估计,接着提出了一种自适应离散趋近律滑模控制方法．深入研究分析了该离散趋近律方法的抖振问题,设计了基于该新型趋近律的滑模控制器．仿真结果表明所设计的控制器能有效降低抖振,改善控制性能．     

改进QPSO算法的移动机器人轨迹跟踪控制方法

分析了智能群体的决策机制,发现在智能群体决策过程中,个体粒子参与决策的权利根据个体的优劣程度是不同的,提出了在量子粒子群优化（QPSO）算法中引入线性权重算子进一步提高QPSO算法的搜索效率及优化性能。分析了移动机器人轨迹跟踪控制的滑模变结构控制器设计方法,并采用指数趋近律和幂次趋近律相结合的方法,设计了新的滑模跟踪控制律,使用PSO算法、QPSO算法和改进算法优化了滑模跟踪控制器中的参数,通过两个实例验证了优化后的跟踪控制器的设计效果;设计效果的分析和比较表明了设计的跟踪控制器能够控制机器人实现对既定轨迹的跟踪,仿真结果显示改进QPSO算法能够在轨迹跟踪控制器的参数优化中取得更好的优化效果。     

基于等速趋近律的滑模负荷频率控制设计

针对单域电力系统,提出了基于等速趋近律的滑模负荷频率控制器设计策略。首先通过矩阵初等变换将原系统转换成标准型,基于标准型设计切换面,利用极点配置选择适当的切换函数,保证系统具有稳定的滑动模态;其次基于等速趋近律设计滑模控制器,使得电力系统状态在有限时间内到达滑模面;最后利用Matlab进行仿真研究,将传统的基于不等式趋近律设计的滑模控制器和提出的基于等速趋近律设计的滑模控制器,分别对理想工作状态下和发电机出力受约束(GRC)情况下的电力系统进行仿真比较,可以看出设计的滑模负荷频率控制器具有较好的频率偏差抑制效果。     

基于新型趋近律的双定子电机控制系统研究

为了提高双定子永磁无刷(DS-PMBL)电机调速系统的动态品质,在纯指数趋近律的基础上,结合终端吸引因子与系统状态变量的幂函数,进而提出一种新型的趋近律,有效抑制了滑模控制抖振,显著提高滑模趋近速度.以该新型趋近律为基础,设计了DS-PMBL电机的数学模型与滑模速度跟踪控制器,采用id=0的矢量控制方法确定DS-PMBL电机的动态性能,并与常规指数趋近律进行仿真比较.结果表明,提出的改进控制系统与传统的控制方法相比,提高了滑模趋近速度,减小了抖振,明显地提高了系统的动态特性与鲁棒性.     

基于频域辨识模型的新型幂次趋近律滑模控制

针对刚柔耦合系统传统理论建模过程复杂、模型不准确问题,采用频域子空间方法来辨识实验系统中的电机模型和压电片模型。同时针对传统趋近律的到达时间较长以及抖振问题,提出一种新型幂次趋近律的滑模控制。理论分析表明在不影响抖振情况下可缩短到达时间和扩大传统幂次趋近律参数α的范围。考虑柔性梁振动特性对系统性能的影响,采用子滑模面的方法来设计滑模控制器。最终,实验结果表明所设计控制器能够实现对中心刚体角度的快速跟踪,并且能够快速抑制柔性梁的振动。     

基于云模型的船舶航迹跟踪滑模控制

为解决船舶路径跟踪控制中存在的非线性问题,引入滑模控制实现船舶的轨迹跟踪。采用云模型与指数趋近律结合的方法,设计基于云模型的轨迹跟踪智能滑模控制器,以减少滑模控制中的抖振。仿真结果表明,通过云模型的不确定性推理,智能滑模控制器能够动态调整滑模控制的趋近速度,抑制抖振的产生,船舶动态轨迹跟踪性能良好,能够精确控制航迹。     

机械臂轨迹跟踪滑模控制中的抖振抑制法研究

研究机械臂轨迹跟踪优化控制问题,针对机械臂轨迹跟踪滑模控制中存在的抖振问题,采用趋近律的方法来进行有效改善。用传统滑模控制趋近律的基础上,将饱和函数引入到了趋近律的设计中,提出一种改进的趋近律,并根据改进的趋近律设计了相应的滑模控制策略。将新的滑模控制策略应用到机械臂的轨迹跟踪控制中,对系统控制效果进行了验证。仿真结果表明,控制策略不仅有效地抑制了机械臂滑模控制中的抖振问题,而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性,具有更好的趋近特性和收敛特性。     

一种改进的机械手快速跟踪控制

针对机械手快速跟踪控制需要具有高精度和强鲁棒性等特点,基于改进趋近律的滑模控制方法提出了实现机械手快速跟踪控制的滑模控制器,算法设计在双幂次趋近律的基础上采用非奇异滑模面利用饱和函数将符号函数替代的方法,通过调整主要参数p、q、α、β和γ的值有效提高了机械手关节的趋近速度、快速跟踪期望轨迹、缩短响应时间;所提出的控制算法应用于仿真机械手轨迹跟踪,通过与传统PID控制算法和双幂次趋近律滑模控制算法的对比实验,表明基于改进控制算法的机械手得到了良好的控制且抖振小,因此对机械手的快速跟踪控制取得了一定的成效。     

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.     

一种新型的移动机器人轨迹跟踪控制方法

主要是对非完整约束下移动机器人的轨迹跟踪控制进行了研究,提出了一种新型的基于移动机器人运动模型、具有全局渐近稳定性的跟踪控制方法。这种非线性控制方法主要分为前馈和反馈两个部分：前馈部分是一种滑模控制器,它是基于反演设计的思想设计了切换函数,采用指数趋近律,减少了滑模变结构控制的抖动,并使用Lyapunov第一法对控制系统进行了稳定性分析,证明了滑模跟踪控制器是稳定的;反馈部分是基于Lyapunov函数的方法设计的反馈控制器。通过前馈部分和反馈部分的相互作用,提高了移动机器人轨迹跟踪控制的精度。实验结果表明与一般的跟踪控制方法相比,控制效果明显改善,跟踪误差能在较短时间内收敛,具有很好的抗干扰性能。     

Dynamic analysis of variable structure force control of hydraulic actuators via the reaching law approach

This paper describes the design and experimental analysis of a variable structure control (VSC) law using three reaching law strategies for a hydraulic servo control system. For this purpose we use a non-linear mathematical model to develop a stable variable structure force control. The controller is designed using a sliding mode equivalence control and is augmented by a reaching law approach to further improve the performance. Three reaching laws are developed to bring the system states to the sliding mode surface. The feasibility of each reaching law structure on the closed loop performance (i.e. reaching time, chattering and quality of tracking) are experimentally evaluated and analysed.     

一种基于指数趋近律的非线性系统变结构轨迹跟踪控制新方法

针对多输入多输出二阶不确定非线性机械系统中轨迹跟踪控制的问题,提出一种新的基于指数趋近律的滑模变结构控制方法,用于提高系统的平稳性和快速性。在滑模变结构控制器设计过程中采用一种新的指数趋近律以改进闭环系统的暂态和稳态响应性能,使系统跟踪误差收敛速度加快,特别是减少轨迹跟踪误差到达滑模面的时间,同时提高了系统轨迹跟踪过程的平稳性。通过采用边界层方法消除滑模控制输入抖振问题,避免控制过程中执行器的频繁切换,进一步提高所提出滑模控制器在实际系统中的实用性。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性和跟踪误差的收敛性。数值仿真验证了所提出的控制方法的有效性。     

新趋近律的直流微电网母线电压滑模控制设计

随着直流微电网技术的快速发展,直流微电网中母线电压的稳定性控制作为直流微电网正常平稳运行的关键,也成为了研究热点之一;针对直流微电网母线电压外环易受参数摄动和负荷扰动的影响,提出了一种扩张状态扰动观测器ESO(Extend state observer)与新型趋近律的滑模控制器NRSMC(New reaching law sliding mode control)相结合的复合控制器ESO-NRSMC;该控制器采用了一种新型趋近律方法来解决抖振现象与滑模面趋近时间之间的矛盾;同时扩张状态观测器将观测到的扰动值补偿到滑模控制器中,进一步提高控制器的抗扰动能力;还构造了Lyapunov函数来验证所设计的母线电压外环闭环控制系统的稳定性;最后通过仿真证明控制器ESO-NRSMC在微电网系统参数发生变化以及负载扰动的情况下,依然能够实现对直流微电网母线电压的稳定控制,具有较强的优越性和鲁棒性能。     

Sliding mode variable structure control for visual servoing system

A visual servoing tracking controller is proposed based on the sliding mode control theory in order to achieve strong robustness against parameter variations and external disturbances. A sliding plane with time delay compensation is presented by the pre-estimate of states. To reduce the chattering of the sliding mode controller, a modified exponential reaching law and hyperbolic tangent function are applied to the design of visual controller and robot joint controller. Simulation results show that the visual servoing control scheme is robust and has good tracking performance.     

非线性摩擦干扰下的电动舵机滑模变结构控制

针对电动舵机非线性摩擦干扰和传统滑模变结构控制高频抖振问题,设计了一个基于新型趋近律的滑 模变结构控制器．仿真结果表明,所设计的控制器能很好地消除非线性摩擦所引起的低速“爬行”和“平顶”现象, 并能有效降低抖振,改善动态品质．     

改进幂次趋近律的机械臂滑模控制律设计

针对机械臂滑模控制中存在的抖振问题,采用趋近律的方法来进行改善,在对机械臂的控制特点和常用的滑模趋近律进行分析的基础上,针对幂次趋近律的缺点,提出了一种改进的幂次趋近律,并对其趋近性能进行了分析;根据机械臂动力学模型和改进的幂次趋近律设计了相应的滑模控制策略,对其控制策略的位置跟踪特性和抖振消除能力等进行了验证;仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了机械臂滑模控制中的抖振问题,而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性,具有更好的趋近特性和收敛特性。     

伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统反步滑模控制

针对伺服电机通过偏心轴连杆机构驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在减速比加工误差、偏心轴机械零位初始偏差和负载转矩扰动等问题,本文设计了一种基于双幂次趋近律和扩张状态观测器(ESO)的反步滑模控制器.首先,针对偏心轴转角到结晶器位移非线性关系逆解的非唯一性,可通过分段函数法建立结晶器位移到偏心轴转角一一对应的映射函数关系;其次,针对不可测的减速比加工误差和负载转矩扰动可采用扩张状态观测器来实时估计,以削弱扰动对系统跟踪性能的影响;最后,采用一种具有二阶滑模特性且有限时间收敛的双幂次趋近律以提高收敛速度和削弱抖振.仿真对比结果表明,本文所设计的控制器能有效实现连铸结晶器位移的渐近跟踪,并对系统扰动具有较强的鲁棒性.     

永磁直线同步电机的自适应Backstepping滑模控制研究

针对永磁直线同步电机(PMLSM)控制系统的不确定性因素,提出了自适应 Backstepping滑模控制器,实现运动跟踪。建立 PMLSM 系统模型,采用 Backstepping 设计,在滑模控制的基础上,基于 Lyapunov 函数设计自适应率,改善控制性能。仿真结果表明,系统具有稳定快速的跟踪性能,考虑实际系统中参数不确定性因素,控制器仍具有较强鲁棒性。     

二进制ABR流量控制的离散滑模控制算法

针对ATM网络的拥塞控制问题，考虑网络中的不确定性因素，借助离散滑模控制理论的设计方法。提出一种二进制ABR（可用比特率）流量控制算法．该算法利用线性矩阵不等式设计了一个稳定的滑模面，同时给出了一种能够明显减小滑模面附近抖振的离散趋近律，基于该趋近律的控制律能有效抑制ATM交换机中的队列长度和允许信元速率的振荡．仿真算例证实了所提出算法的有效性．