一类不确定非线性系统的改进积分型滑模控制

针对一类不确定非线性系统的传统滑模控制,推导了滑模误差和稳态误差的范围．为了减小系统的稳态误差,同时防止积分饱和,设计了一种改进积分型滑模面．在边界层外,通过调节因子对积分项进行削弱,以防止在初始误差较大的条件下积分饱和引起的超调较大和调节时间较长的问题;在边界层内,采用传统积分以减小系统稳态误差．理论分析和仿真研究表明了所提改进积分型滑模控制方法的有效性．     

一类不确定非线性系统的改进积分型滑模控制

针对一类不确定非线性系统的传统滑模控制,推导了滑模误差和稳态误差的范围．为了减小系统的稳态误差,同时防止积分饱和,设计了一种改进积分型滑模面．在边界层外,通过调节因子对积分项进行削弱,以防止在初始误差较大的条件下积分饱和引起的超调较大和调节时间较长的问题;在边界层内,采用传统积分以减小系统稳态误差．理论分析和仿真研究表明了所提改进积分型滑模控制方法的有效性．

     

基于分数阶滑模控制的无人机轨迹跟踪控制器设计

四旋翼无人机在农业、工业和国防等领域广泛应用,但其复杂的系统特性和对扰动的敏感性使得控制变得困难。首先,考虑分数阶方法具有良好的鲁棒性以及调节灵活性的优点,将整数阶积分滑模面和改进的分数阶指数趋近律相结合,设计出了一种新的分数阶积分滑模控制器。然后,将所设计的分数阶积分滑模控制器应用于四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题。仿真结果表明,所提控制器作用下的四旋翼无人机进行轨迹跟踪时响应速度快、无超调,且对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

基于比例积分微分的电机滑模变结构同步控制

针对电机滑模变结构同步控制存在超调量较大、调节耗时长、导致滑模变结构脉动过大的问题,提出基于比例积分微分的电机滑模变结构控制方法.根据电机的物理模型与负载模型,获取PID控制器传递函数,并分析影响控制性能的参数;在积分增益、微分增益基础上改进PID,结合抗积分饱和算法,改善误差反应速度和灵敏度,确定最后P控制方式.仿真结果证明,所提方法的超调量较小,调节耗时短,可以较好控制电机的滑模变结构波动,滑模变结构的脉动较小,响应速度得到提高,有望更好地实现对电机滑模变结构的同步控制.     

基于改进型积分终端滑模控制方法的移动机器人轨迹跟踪设计与实验

为了使移动机器人获得高精度和快速收敛的跟踪性能,设计一种基于积分终端滑模和滑模观测器的轨迹跟踪控制方法.首先,考虑到移动机器人在实际运动过程中会受到地面湿滑、摩擦等原因引起的侧滑扰动的影响,建立其在该扰动影响下的运动学模型;然后,利用该动态模型设计滑模观测器来估计系统受到的扰动;接着,将估计的扰动值前馈至反馈控制器,用来抑制扰动对系统控制性能的影响,从而达到削弱抖振的目的;同时,基于跟踪误差设计积分终端滑模面,并结合滑模面和扰动估计设计新型积分终端滑模控制器;最后,基于Lyapunov稳定性理论对整个闭环系统进行稳定性分析.仿真实验结果表明,所设计的控制器具有更高的跟踪精度和更强的鲁棒性.     

双侧电驱动履带车辆运动解耦与变结构控制

针对双侧电驱动履带车辆运动控制强非线性、强耦合和不确定性的特点,提出一种解耦的控制结构,并设计各子系统控制器.首先,将运动控制系统分解为速度、横摆角速度两个独立子系统,克服传统差速控制存在的强耦合.其次,采用积分滑模控制方法,引入非线性积分滑模面,设计了能有效克服路面不确定扰动、消除积分饱和的速度控制器,实现车速的无超调、无静差的跟踪;考虑驱动电机饱和约束,结合模糊自适应与滑模控制算法,设计了能够适应转向阻力非线性变化的横摆角速度控制器,提高车辆转向运动控制的抗扰能力、降低控制量抖振.仿真结果表明,控制策略实现多种工况下车辆快速、准确的直线、转向运动控制.     

一种解决输出超调问题的滑模流形新算法

为解决由极点配置方法构造的滑模切换面会引起系统输出超调这一问题,设计一种新型滑模控制器,并将其用于三容水箱的液位控制系统中.该控制器的设计包括两个相对独立的部分:滑模面的定义度切换控制律的设计.对滑模面的定义,首先解释了滑模面增益参数的选择与产生输出超调问题之间的关系,然后从积分饱和问题以及系统动态特性出发,给出了避免输出引发超调现象的解决方法;对切换控制律的设计,提出了一种新的控制律切换向量算法,该算法使得系统在避免产生强抖振的前提下快速收敛到滑模面.仿真实验表明提出方法能有效地避免输出超调,并且很好地抑制了抖振的发生,有较好的应用前景.     

高超声速飞行器有限时间饱和跟踪控制

针对高超声速飞行器纵向模型存在外界干扰和模型参数不确定性情形下的有限时间跟踪问题进行了研究分析.针对外界干扰上界已知,基于快速积分滑模理论,设计了有限时间快速积分滑模控制器.当外界干扰上界未知时,结合具有低通滤波器性能的自适应算法,通过引入辅助系统设计了实际有限时间自适应快速积分滑模控制器,能够处理输入饱和问题.对所设计的两个控制器利用李雅普诺夫理论给出了严格理论证明,得到整个闭环系统分别为有限时间稳定的、实际有限时间稳定的,并能够保证系统其它状态变量在较短的时间内趋于稳态值.对不同类型参考信号进行了数字仿真,进一步验证了所设计两个控制器的有效性和鲁棒性.     

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.     

基于嵌入积分滑模策略的船舶运动控制

针对船舶模型的不确定和海浪干扰问题,为实现船舶航向控制,提出了一种嵌入积分滑模控制方法,此方法结合了积分滑模和嵌入滑模的控制思想。积分滑模是用来减小滑模函数的增益,嵌入滑模用来补偿系统匹配和不匹配的扰动。并利用基于极点配置的状态估计方法实现了对高频海浪扰动的滤波。最后进行仿真试验,结果表明设计的控制器具有船舶操纵的良好动态特性,具有超调小鲁棒性强的优点,更适合船舶航向控制的工程要求。