二阶动态滑模控制在磁悬浮控制系统中的应用

磁悬浮是典型的非线性、不稳定系统.为了实现其控制,本文采用了一种结合二阶滑模和动态滑模两种设计思想的二阶动态滑模控制器的设计方法,首先推导了磁悬浮系统的线性化状态空间模型;然后针对被控对象设计了二阶动态滑模控制器;最后与普通滑模控制器进行对比仿真试验.仿真结果表明,所设计的二阶动态滑模控制器在使小球快速稳定到达平衡点的同时,大大削弱了普通滑模控制器中存在的严重抖振现象.     

基于模糊滑模控制器的伺服跟踪控制研究

为了有效地消除精密机床伺服进给系统的参数变化和外部扰动对其跟踪性能的影响,将滑模控制引入其伺服跟踪控制.文章将模糊逻辑与滑模控制相结合提出了一种简捷的模糊滑模控制器设计的方法以减小滑模控制器的颤抖.实验结果表明采用该方法设计的模糊滑模控制器与离散准滑模控制器相比具有较强的鲁棒性和跟踪性能.最后将该控制器用于超精密机床伺服跟踪控制取得了良好的控制效果.     

压电迟滞系统的3阶滑模跟踪控制器设计

对一类压电迟滞系统模型,设计了3阶滑模跟踪控制器.引入辅助变量项,对3阶滑模函数获得了一种特定动态方程;根据这个动态方程,求出了滑模控制量;采用Lyapunov方法证明并分析了所有滑模平面的稳定性.仿真实验验证了该滑模跟踪控制器的有效性.     

微处理器VRM的滑模控制技术研究

为了改善微处理器VRM(电压调节模块)输出电压的动态响应特性和稳态纹波及精度,简化VRM滑模控制器的设计过程,通过深入研究滑模控制VRM的相关文献,全面评述了VRM的滑模控制技术应用及研究,重点分析了系统抖振削弱,稳态误差减小或消除、瞬态响应速度提高、开关频率的固定和降低、切换面的构造和滑模系数的选取方法以及滑模控制器设计方法的研究现状和取得的研究成果.实验分析结果表明,滑模控制器是最适合电压调节模块的控制器,VRM未来的工作重点是滑模控制器的设计与实现.     

二阶动态滑模控制在移动机械臂输出跟踪中的应用

针对移动机械臂的输出跟踪问题,结合高阶滑模控制和动态滑模控制的设计思想为其设计了一种二阶动态滑模控制器.首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为四个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的二阶动态滑模控制器的设计方法.仿真结果表明,所设计的二阶动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振.     

基于神经网络的PMSM自适应滑模控制

结合滑模控制和神经网络各自的优点,对永磁同步电机(PMSM)提出了一种基于神经网络的PMSM自适应滑模控制方案.首先设计了带积分操作的滑模变结构位置控制器,通过递归神经网络的在线学习来实时估计系统参数变化和外部负载扰动等不确定性的界限,减小滑模控制器的控制量.进而,在滑模控制器中又引入饱和函数取代符号函数,进一步减弱"抖振"现象.理论分析和实验仿真对比研究的结果表明所提出方法具有优越的动态性能和鲁棒性.     

永磁同步电机伺服系统模糊分数阶滑模控制

针对传统整数阶滑模控制系统中的抖震问题,结合分数阶理论、模糊逻辑推理和滑模控制技术的优点,提出了模糊分数阶滑模控制策略.将传统滑模控制器中的整数阶切换面推广到分数阶并设计了全控制域滑模面,保证系统在整个控制域都具有较强的鲁棒性.采用模糊逻辑推理算法,实现了开关切换增益的自整定.仿真和实验验证了模糊分数阶滑模控制系统不但能有效地削减抖震,而且能保持滑模控制器对系统外部扰动的全局鲁棒性.     

电液负载模拟器的自适应滑模控制方法

针对电液负载模拟器存在的系统非线性、不确定性和强干扰的控制难点,设计了自适应滑模控制方法.设计积分滑模以降低控制器对期望跟踪轨迹高阶导数的要求;设计动态滑模算法抑制抖振;采用小脑模型关节控制器(CMAC)在线学习系统不确定性以降低控制器参数设计的保守性.设计了自适应滑模控制律,给出了CMAC神经网络权值调整算法,证明了控制器的稳定性,以确保系统稳定且输出跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果证明了控制策略的有效性.     

基于模糊双曲模型的积分滑模控制

针对一般形式的非线性系统,提出一种基于模糊双曲模型(FHM)的积分滑模控制器设计方法.利用模糊双曲模型来表述这类连续非线性系统.构建出积分滑模面,利用线性矩阵不等式(LMI)方法得到滑模动态渐近稳定的充分条件.设计了积分滑模控制器,保证了系统的状态轨迹能够在有限时间内到达滑模面上并且保持在它上面运动.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于高阶滑模观测器的自适应时变滑模再入姿态控制

针对再入飞行器鲁棒姿态控制问题, 提出一种基于高阶滑模观测器的自适应时变滑模控制器设计方法. 首先, 设计了一种时变滑模面, 并在此基础上推导了相应的时变滑模控制律, 其中滑模控制中切换增益通过一种自适应算法获得, 消除了控制器设计过程中对系统不确定性上界已知的要求; 然后, 利用高阶滑模观测器对控制器设计过程中用到的姿态角导数信息进行观测, 同时能够获得系统扰动估计值, 从而构造一种基于观测器的控制器形式; 最后, 通过仿真验证了所提出的控制算法在提高再入飞行器姿态控制精度以及系统鲁棒性方面的有效性.     

基于积分滑动流形的高阶滑模控制器设计

滑模变结构控制方法因其易实现,鲁棒性强等优点广泛应用于实际控制系统中,讨论了具有积分滑动流形的高阶滑模控制器的设计方法.通过设计含积分滑动流形的高阶滑模面,使系统状态在一阶乃至高阶滑模面上均能达到滑动模态.同时利用高阶滑模面为状态变量设计新的状态空间系统,将原先促使系统状态接近并停留在滑模面上的控制目标,拓展为使高阶滑模状态变量趋近于零的控制目标,并结合最优控制方法来设计等效控制量,利用积分流形设计切换控制的切换面,通过严格证明来证实控制器设计的稳定性.在仿真验证部分采用了一阶倒立摆模型,通过比较常规趋近律滑模控制方法和本文方法的仿真结果,可以得出本文方法在减小系统控制量抖振方面的重要作用和优异效果.     

Sliding mode control of boost and buck‐boost power converters using the dynamic sliding manifold

Non‐minimum phase tracking control is studied for boost and buck‐boost power converters. A sliding mode control algorithm is developed to track directly a causal voltage tracking profile given by an exogenous system. The approximate causal output non‐minimum phase asymptotic tracking in non‐linear boost and buck‐boost power converters is addressed via sliding mode control using a dynamic sliding manifold (DSM). Use of DSM allows the stabilization of the internal dynamics when the output tracking error tends asymptotically to zero in the sliding mode. The sliding mode controller with DSM links features of conventional sliding mode control (insensitivity to matched non‐linearities and disturbances) and a conventional dynamic compensator (accommodation to unmatched disturbances). Numerical examples demonstrate the effectiveness of the sliding mode controller even for a known time‐varying load. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

非线性仿射控制系统的高阶滑模控制

研究非线性仿射系统的高阶滑模控制问题.通过适当的输入及非线性状态变换将系 统分解为一个关于切换变量及其高阶导数的低阶线性子系统和一个关于滑模的低阶非线性子 系统,进而给出了其高阶滑模控制器的设计方法.最后,对两轮驱动的非完整移动机器人进行 了数值仿真,结果表明高阶滑模控制在抖振减弱方面确实具有一定的作用.     

新型有限时间收敛滑模扩张状态观测器研究

针对一类具有量测噪声的非线性不确定系统,设计了基于新型滑模扩张状态观测器的Terminal滑模控制方案．首先对系统进行两次状态扩张,然后设计一种新型滑模扩张状态观测器,通过采用特殊的滑模面保证观测误差在有限时间内收敛到零．在此基础上,设计Terminal滑模控制器,使系统状态也能在有限时间内收敛到零．严格的理论证明和仿真结果均证明了所设计新型滑模观测器及闭环控制方案的有效性和快速性．     

分数阶混沌系统的主动滑模同步

结合主动控制和滑模控制原理,提出了一个同步分数阶混沌系统的主动滑模控制方法.该方法首先用分数阶积分对所有维状态分量设计一个滑模面,分数阶混沌系统在该滑模面上稳定.然后采用极点配置的方法获得主动滑模控制器中的增益矩阵.应用Lyapunov稳定性理论、分数阶系统稳定理论对所提的控制器的存在性和稳定性分别进行了分析.对分数阶Lorenz系统进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

感应电机高阶终端滑模磁链观测器的研究

提出了基于高阶非奇异终端滑模的感应电机转子磁链观测方法,用于实现感应电机的按转子磁链定向控制. 设计了非奇异终端滑模面及观测器的控制策略,利用所设计的控制策略推导出电机转子磁链信息. 为了抑制常规滑模存在的抖振现象,设计了定子电流观测器的高阶滑模控制律,可将控制信号直接用于电机转子磁链的估计. 较常规滑模观测器,所提方法具有较高的观测精度,并对电机参数变化具有良好的鲁棒性.仿真结果验证了方法的有效性.     

Passivity‐based sliding mode controller/observer for second‐order nonlinear systems

A passivity‐based sliding mode control for a class of second‐order nonlinear systems with matched disturbances is proposed in this paper. Firstly, a nonlinear sliding surface is designed using feedback passification, in which the passivity is employed to guarantee the closed‐loop system's stability. The passivity‐based controller comprising a discontinuous term guarantees globally asymptotical convergence to the sliding surface. A sliding mode‐based control law that satisfies the reaching and sliding condition is also developed. Moreover, the passivity‐based sliding mode observer is also developed to effectively estimate the system states. Compared with conventional sliding mode control, the proposed control scheme has a shorter reaching time; and hence, the system performance is less affected by disturbances, thus eliminating the need to increase the control input gain. Finally, simulation results demonstrate the validity of the proposed method.     

Fault tolerant sliding mode control for T-S fuzzy stochastic time-delay system via a novel sliding mode observer approach

In this paper, a fault estimation and fault-tolerant control problem for a class of T-S fuzzy stochastic time-delay systems with actuator and sensor faults is investigated. A novel sliding mode observer is proposed, which can simultaneously estimate the system states, actuator and sensor faults with good accuracy. Based on the state and actuator fault estimation, a new sliding mode control scheme is developed, which can effectively eliminate the influence of actuator fault. Sufficient conditions for the existence of the proposed observer and fault-tolerant sliding mode controller are provided in terms of linear matrix inequality, and moreover, the reachability of the sliding mode surface can be guaranteed under the proposed control scheme. The propose sliding mode observer and fault-tolerant sliding mode controller can overcome the restrictive assumption that the input matrix of all local modes is the same. Finally, a numerical example is provided to verify the effectiveness of the proposed sliding mode observer and fault-tolerant sliding mode control technique.     

TORA系统基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制

针对欠驱动TORA系统,提出一种基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制方法。所提出的控制方法无需系统不确定性上界的先验信息,对于系统不确定性具有良好的适应性。该控制方法包括设计一种自调节滑模干扰补偿器和一种新型的双幂次趋近律,所设计的自调节滑模干扰补偿器能够利用切换增益自适应算法准确逼近上界未知的系统不确定性,所提出的新型双幂次趋近律能够保证系统状态的快速趋近并抑制控制器的高频抖动。采用Lyapunov稳定性理论证明闭环控制系统的稳定性,并通过数值仿真实验验证所提出的控制方法的有效性。     

不确定离散时间系统的滑模可靠控制

存在状态时滞的不确定离散时间系统的的滑模可靠控制问题,其中,被控系统执行器可能发生部分故障.通过构造一种拟积分型切换面,可以保证系统状态轨迹从开始时刻就位于切换面上.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术给出了滑模动态系统渐近稳定的充分条件.而且,所设计的滑模控制律可以保证在执行器故障影响下的滑动模态仍然是可达的.数值仿真验证了本文设计方法的有效性.