有限时间快速收敛滑模变结构控制

讨论了一类非线性系统的滑模变结构控制有限时间收敛问题.提出了一种新的收敛滑模超曲面及相应控制方案.研究结果表明,系统状态变量能以较快的收敛速度在有限时间内进入各级滑模超曲面最终到达平衡点,并具有良好的动态性能.最后仿真结果验证了该方案的有效性.     

混沌系统的快速收敛有限时间滑模自适应控制

在分析传统终端滑模面的基础上,构造了一种新的指数型终端滑模面。新的滑模面比传统滑模控制同步具有更小的同步时间。考虑到系统外界扰动等不确定性,在假设不确定性上界已知的条件下,设计同步控制器,进而给出了带有未知上界参数估计的自适应律,最终给出了一种新的终端滑模自适应控制器。通过对多涡卷混沌系统的同步仿真,验证了该方法的有效性。     

广义系统的有限时间滑模变结构控制

研究了一类广义系统的有限时间滑模变结构控制问题。通过非奇异线性变换把广义系统变换成受限等价形式,利用Lyapunov函数的方法,提出了一种新型的有限时间滑模变结构控制策略,给出了特殊的开关型滑模面,设计了相应的滑模变结构控制器,使得闭环系统渐进稳定,实现了滑模运动,保证了在滑模面上系统状态变量在有限时间内到达平衡点。给出了可行性算例,说明了设计的有效性。     

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．     

滑模变结构有限时间收敛制导律

针对末端有入射角度约束的制导系统,基于滑模变结构控制思想设计了一种有限时间收敛的滑模制导律,使制导系统的视线角速率快速收敛到零,并令弹道倾角收敛到期望的入射角度.通过非线性控制系统的有限时间稳定性理论对该制导律进行了分析,给出了制导系统有限收敛时间的数学形式,证明了制导系统的有限时间收敛性.最后通过仿真进一步验证了该制导方法的有效性和鲁棒性.     

自适应时变Terminal滑模控制研究

针对Terminal滑模控制到达阶段鲁棒性不强的问题,提出了时变Terminal滑模控制方法。分析Terminal滑模面的设计参数对系统性能的影响,提出一种非线性时变Terminal滑模面的设计方法。为了消除多输入多输出(MIMO)非线性系统的不确定,构建动态干扰观测器系统,根据干扰观测误差在线调节参数,从而在线逼近外部干扰,证明了逼近误差一致最终有界。采用倒立摆系统进行仿真验证,提出的自适应时变Terminal滑模控制方法比传统的PID控制镇定时间缩短80%,且无超调。仿真结果表明,所提方法可以用于MIMO非线性系统的控制。     

双积分器的有限时间积分滑模设计及应用

针对带有加性扰动的双积分器,本文结合嵌套饱和控制与积分滑模控制原理,设计一种带分数指数项的积分滑模面.运用Haimo有限时间稳定原理,证明了所设计的积分滑模不会产生奇异性.相应的控制设计由两部分组成:理想控制和不连续控制,可实现滑模面上动态的有限时间稳定,并消除加性扰动的影响.用直流电机角速度控制系统作为例子,说明了算法的有效性.     

网联车辆队列有限时间终端滑模控制

本文研究在模型参数不确定及未知干扰的情况下的车队控制问题,该方法可保证车队系统在有限时间内稳定.针对前车–跟随(PF)、双向(BD)的信息拓扑结构,引入一种新的二次间距策略,保证车队系统的交通流稳定性.然后,提出两种基于非线性终端滑模控制和有限时间理论的分布式协同控制算法,分别保证了系统的队列稳定性和强队列稳定性,同时设计自适应律来处理系统中不确定参数和外源性扰动的影响,通过构造Lyapunov函数分析系统的有限时间稳定性与队列稳定性.最后通过数值仿真结果,证明了所提出的控制算法的有效性.结果表明,本文所提的方法能保证队列稳定性、交通流稳定性、并保证闭环系统中的所有信号都是有限时间稳定的.     

时变终端滑模自适应有限时间控制算法

为实现非线性系统输出对期望轨迹的有限时间内精确跟踪,提出一种有限时间鲁棒控制算法。通过设计一种无到达过程的时变终端滑模面,在保证有限时间收敛的基础上,消除了传统滑模控制中固有的稳态误差,实现系统输出对期望轨迹的精确跟踪。设计了自适应更新律补偿由参数摄动导致的系统扰动,增强系统对内部未知参数摄动的鲁棒性。对比仿真结果表明:时变终端滑模控制比线性滑模控制的轨迹跟踪时间快41. 5%;线性滑模控制器下的轨迹跟踪稳态误差为0. 005,时变滑模控制器使轨迹跟踪的稳态误差降为0,实现精确跟踪。     

具有强鲁棒性的滑模变结构控制

针对一类高阶不确定非线性系统,基于指数型快速终端滑模的良好特性,提出了一种新的滑模变结构控制．系统状态变量能以较快的收敛速度在有限时间内到达各级滑模面的邻域,并最终收敛到平衡点附近很小的区域．使用李亚普诺夫稳定性理论证明了系统的渐近稳定性,并推导出各级邻域和系统不确定环节的数学关系．Matlab仿真验证了系统的强鲁棒性．     

不确定性多变量系统的变结构最终滑动模态控制方案

为了改善多变量变结构控制系统的瞬态性能，本文提出了一个变结构最终滑动模态控制方案。文中方案克服了由于多变量变结构控制中存在多个滑动模态，而带一的因采递阶控制方案导致控制结构复杂程序增加的缺点，有效地改善了系统进入最终滑动的动态品质，并对于参数摄动具有较强的鲁棒性。     

不确定非线性系统的自适应最终滑模控制──Backstepping方法(英)

对具有参数不确定与未知非线性的一类非线性系统，本文通过引入快慢两种切换线给出了一种自适应有限时间滑模控制机制．Backstepping方法被应用到设计中．此种控制机制保证了闭环系统的稳定性并使状态在有限时间内收敛到原点．仿真结果表明该控制机制的有效性．     

广义系统的终端滑模变结构控制

研究广义系统的终端滑模控制问题,通过线性奇异变换将广义系统化为受限等价形式,在此基础上给出相应的终端滑模超曲面和终端滑模控制律．研究结果表明,系统状态变量能以较快的收敛速度在有限时间内进入滑模超曲面并最终到达平衡点。     

一种固定时间收敛模型参考终端滑模控制方法

针对一类具有模型不确定性和外部扰动的时变非线性系统, 基于模型参考控制方法, 设计了具有固定时间收敛特性的终端滑模控制器. 首先, 提出一种带有输入饱和限幅和补偿信号滤波的模型参考控制结构; 然后针对广义误差信号, 采用新型终端滑模面设计了补偿控制器, 较好地平衡靠近和远离平衡点的收敛速度. 基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性和固定时间收敛特性, 并给出了收敛时间上界. 最后将该方法应用到含有极限环的非线性系统跟踪控制中, 仿真结果验证了该方法的有效性.     

Adaptive Nonsingular Terminal Sliding Mode Control Design for Near Space Hypersonic Vehicles

This paper presents an adaptive nonsingular terminal sliding mode approach for the attitude control of near space hypersonic vehicles (NSHV) in the presence of parameter uncertainties and external disturbances. Firstly, a novel nonsingular terminal sliding surface is developed and its finitetime convergence is analyzed. Then, an adaptive nonsingular terminal sliding mode control law is proposed, which is chattering free. In the proposed approach, all parameter uncertainties and external disturbances are lumped into one term, which is estimated by an adaptive uncertainty estimation for eliminating the boundary requirement needed in the conventional control design. Subsequently, stability of the closed-loop system is proven based on Lyapunov theory. Finally, the proposed approach is applied to the attitude control design for NSHV. Simulation results show that the proposed approach attains a satisfactory performance in the presence of parameter uncertainties and external disturbances.      

Two‐Layer Terminal Sliding Mode Attitude Control of Satellites Equipped with Reaction Wheels

This paper addresses the global stability and robust attitude tracking problem of a near polar orbit satellite subject to unknown disturbances and uncertainties. It is assumed that the satellite is fully actuated by a set of reaction wheels (RW) as control actuators because of their relative simplicity, versatility and high accuracy. The terminal sliding mode control (TSMC) approach is utilized in a two‐level architecture to achieve control objectives. In the lower layer a detumbling‐like controller is designed which guarantees the finite‐time detumbling and tracking of the desired angular velocities and based on this result a robust attitude tracking controller is designed in the upper layer to achieve 3‐axis attitude tracking in the presence of unknown disturbances and bounded uncertainties. Robust stability and tracking properties of designed controllers are proved using the Lyapunov theory. Finally, a set of numerical simulation results are provided to illustrate the effectiveness and performance of the proposed control method.     

不确定性多变量系统的终端滑模控制律设计

本文在研究了多变量确定性指数型终端滑模控制的基础上给出了其不确定多变量系统的控制律特性.为克服不确定性给系统造成的抖动现象,参考模糊控制的优点,设计了模糊补偿控制以消除这种抖动.最后将所设计的控制律做了仿真应用,结果表明,本文所设计的控制器性能满足要求,控制效果较为满意.