机械臂的改进型递归滑模动态面抗扰控制

针对机械臂关节运动的轨迹跟踪控制问题，研究了一种改进的递归滑模动态面抗扰控制方法。该方法考虑到机械臂系统存在的外部干扰，设计了一种基于非线性光滑函数的非线性扩张状态观测器(NLESO)，对外部干扰进行估计并前馈至系统控制输出进行补偿；基于NLESO构造递归滑模动态面的控制策略，利用反双曲正弦函数和幂次函数构造一种新的非线性增益函数设计改进型动态面控制律。该方法避免了反推法存在的“微分爆炸”问题，有效解决了传统动态面控制存在的控制精度与动态品质之间的矛盾问题，基于Lyapunov理论方法分析证明了系统的稳定性。仿真结果表明，该方法响应速度快、控制精度高、抗扰能力强，抑制了滑模的抖振问题。     

一种非线性系统的模糊自适应控制

针对一类非线性系统提出一种模糊自适应控制方案，设计中用模糊逻辑系统逼近非线性函数，骨于滑模原理及Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数方法给出了闭环系统的稳定性分析。     

基于有限时间的一类时滞非线性切换系统滑模控制

研究一类时滞非线性切换系统的有限时间滑模控制问题.针对所研究的系统模型,构造每个子系统对应的积分滑模面,基于滑模控制理论,设计带有状态时滞的滑模控制器使得每个子系统能在有限时间内到达相应的滑模面上,并对系统中存在的非线性项采用Lipschitz条件进行处理.根据多李亚普诺夫函数、平均驻留时间方法以及分割策略引理,给出滑模趋近段和滑模动态有限时间有界的充分条件,并通过对线性矩阵不等式的求解得到控制器增益.最后,通过一个数值仿真例子验证该设计方法的有效性.     

时变不确定非线性系统自适应滑模跟踪控制

针对一般的具有时变且界未知的非线性不确定性的单输入多输出非线性系统,提出一种自适应滑模跟踪控制器的框架.在该框架内,系统的时变且界未知的非线性不确定性可以通过函数逼近技术(FAT)表示成为一组正交基函数序列的组合,并通过滑模控制技术和直接Lyapunov方法获得基函数系数的更新律以及对不确定性逼近误差的在线自适应补偿,从而得到自适应的滑模控制律.所提出的基于函数逼近技术的自适应滑模跟踪控制策略在直流电机跟踪控制系统实验装置上进行了实际控制实验,并进行了性能的对比与分析.     

离散直接自适应模糊滑模控制一步设计

滑模控制设计方法一般需要分两步进行,即设计稳定的滑模面和能使滑模到达的滑模控制器。对于离散非线性系统的模糊滑模控制,两步设计变得较为复杂。针对离散非线性系统轨迹跟踪控制问题,提出了一种采取一步直接进行自适应模糊滑模控制的方法。首先给出问题描述及动态模糊逻辑系统(Dynamic Fuzzy Logical System,DFLS);然后针对线性滑模面,基于在线参数自调整的DFLS逼近控制器中的非线性动态函数,一步构造设计了滑模控制律。通过Lyapunov分析方法,证明了所采取的自适应律能够保证滑模可达的同时,也能保证闭环系统误差也是渐近稳定的,并具有一定的鲁棒稳定性、抖振削弱和自适应性等优点。最后,在一阶倒立摆系统中应用所提出的控制设计方法,进行了仿真研究。仿真结果验证了该方法的正确性和优越性能。     

时变不确定非线性系统自适应滑模跟踪控制

针对一般的具有时变且界未知的非线性不确定性的单输入多输出非线性系统．提出一种自适应滑模跟踪控制器的框架。在该框架内,系统的时变且界未知的非线性不确定性可以通过函数逼近技术（FAT）表示成为一组正交基函数序列的组合,并通过滑模控制技术和直接Lyapunov方法获得基函数系数的更新律以及对不确定性逼近误差的在线自适应补偿,从而得到自适应的滑模控制律。所提出的基于函数逼近技术的自适应滑模跟踪控制策略在直流电机跟踪控制系统实验装置上进行了实际控制实验,并进行了性能的对比与分析。     

基于模糊逻辑的滑模控制设计方法

针对一类具有不确定性的单输入非线性系统，根据滑模控制原理。采用趋近律方法优化的滑模控制设计方法，以满足控制系统的鲁棒性和趋近运动品质的要求；同时根据模糊理论将切换函数模糊化，并且通过模糊规则自适应调整切换函数的模糊量化因子，以消除变结构控制系统固有的抖振和进一步改善系统偏差。仿真结果表明．设计的模糊滑模系统，具有对模型不确定性和外来干扰较强的鲁棒性以及良好的跟踪性能。避免了系统固有的颤动现象，控制的效果良好，性能满意；可应用于此类不确定非线性系统的设计综合问题。     

一类非线性系统的模糊滑模控制

针对一类非线性不确定系统，提出了一种模糊滑模控制器的设计方法。采用模糊神经网络设计系统控制器，基于梯度符号变化的局部学习率自适应BP算法，对模糊神经网络的隶属函数中心、宽度和网络权值进行调节，使滑模等效控制的模糊系统后件参数是自适应的；在系统存在外部干扰并有界时，利用李亚普诺夫方法证明了系统控制的稳定性。通过Matlab仿真分析，表明了所设计的模糊滑模控制器不但具有鲁棒性，而且具有良好的跟踪性能。     

基于滑模控制的伺服系统的建模与仿真

采用Stribeck摩擦模型,对转台伺服系统进行建模并设计了相应的滑模控制器,并对其控制效果进行了仿真分析.首先,确定了滑模控制器的切换函数,然后求解出其控制函数,设计了采用滑模控制的伺服系统控制方案,最后,根据仿真结果,分析了采用PD控制和滑模控制的控制效果异同.实验结果表明,采用滑模控制能够克服系统的不确定性,对干扰和未建模动态具有很强的鲁棒性,消除了系统的高频抖振,提高了跟踪精度,尤其是对非线性系统具有良好的控制效果,采用滑模控制的伺服系统可以有效地抑制摩擦带来的不良影响.     

基于特征提取的一类复杂温度对象的变结构控制

针对一类非线性、大时延、变参数的复杂温度对象,设计滑模变结构控制。对传统极点配置公式进行改进,并用于滑模面函数的设计;对系统输出曲线初始阶段的特征做提取,并表达为二元线性回归公式,用于设计最贴近被控对象实际的控制律。通过一系列变参数仿真,结果表明所设计方案的有效性,且优于传统单独的滑模变结构控制设计,动、静态性能俱佳。     

双起升桥吊双吊具同步协调控制

针对双起升桥式吊车双吊具同步协调运行过程中普遍存在的系统参数变化和摩擦等不确定扰动问题, 本文基于双吊具的非线性感应电机动态数学模型及其耦合动力学模型, 提出了一种时变分层增量式滑模控制和自适应补偿相结合的双吊具同步协调控制方法. 该方法首先利用时变滑模技术实现了控制器在滑模趋近阶段的鲁棒性控制, 并采用分层增量形式的滑模面设计方法简化了控制器参数选取. 然后, 采用自适应补偿技术抑制了双吊具运行中存在的不确定扰动, 同时减小了切换函数的增益值. 此外, 在切换函数设计中采用了指数趋近技术, 使滑模控制器的抖振现象明显降低. 最后, 利用Lyapunov方法证明了该方法的全局稳定性和收敛性, 并通过数值仿真和物理实验验证了该方法的有效性.     

高阶终端滑模控制在稳定平台中的应用

针对稳定平台伺服系统中干扰对跟踪精度的影响,提出一种高阶终端滑模控制算法。首先,提出一种基于super-twisting算法的高阶滑模干扰观测器的设计方法,实现对系统中干扰的快速估计与实时补偿。其次,提出一种基于Lyapunov函数的高阶终端滑模控制器,由到达条件推导而得,高阶终端滑模控制将不连续的切换项作用于变量的高阶微分,使系统在保持滑模控制强鲁棒性的同时又能较大程度地削弱滑模控制中的抖振,实现对未估计干扰的精细化补偿。通过Lyapunov稳定理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明了控制策略的有效性。     

运输机低空重装空投增益自适应滑模控制

本文针对带有不确定性且不确定性边界未知的低空重装备空投过程控制问题,提出了基于增益自适应全局滑模的飞行控制方法.该方法采用反馈线性化技术对重装空投过程模型进行线性化,解决了空投模型的强非线性问题,在此基础上,设计了切换增益自适应全局滑模控制器,保证了系统在响应全程的鲁棒性,克服了滑模到达阶段系统初始误差对切换增益自适应过程的影响.提出了一种改进的增益自适应方法,解决了滑动阶段的切换增益过度自适应问题.基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性和鲁棒性.仿真验证了控制方法的控制性能和优越性.     

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。     

Adaptive neural network sliding mode control of a nonlinear two-degrees-of-freedom helicopter system

The helicopter can play an important role in military and civil applications owing to its super maneuvering ability, which is closely related to its control system. To improve control performance, this study presents an adaptive sliding mode control strategy merging an adaptive neural network for a nonlinear two-degrees-of-freedom (2-DOF) helicopter system. By setting up the Lyapunov function, the asymptotic stability of the closed-loop system is guaranteed, the astringency of the neural network weight renewal course is pledged, and the asymptotic attitude adjustment and trajectory tracking for the desired set point are realized. The availability of the adaptive radial basis function sliding mode control is finally verified via the simulation and real implementation on a nonlinear 2-DOF helicopter platform.     

Adaptive fuzzy leader-follower consensus control using sliding mode mechanism for a class of high-order unknown nonlinear dynamic multi-agent systems

In this article, a distributed leader-follower consensus approach is developed for a class of high-order unknown nonlinear dynamic multi-agent systems (MASs). Because every agent of the MAS contains multiple state variables, the existing consensus methods are not completely applicable for it. In order to find the qualified consensus protocol for this high-order MAS, sliding mode mechanism can be naturally considered for designing the consensus control because it can manage multiple state variables with the help of a constructed hyperplane. To this consensus control design, the sliding mode term is composed of all tracking error variables. Since the method does not require the switching control term around sliding surface, it can avoid the chattering phenomenon, which exits in most of the published sliding mode controls (SMCs). Furthermore, to handle the unknown nonlinear dynamic problem, the adaptive approximation strategy is implemented by employing fuzzy logic system (FLS). In the light of Lyapunov stability analysis, it is demonstrated that the proposed control approach can accomplish the consensus tasks. Finally, a numerical example is implemented to further show the desired results.     

A novel dynamic terminal sliding mode control of uncertain nonlinear systems

A new dynamic terminal sliding mode control （DTSMC） technique is proposed for a class of single-input and single-output （SISO） uncertain nonlinear systems. The dynamic terminal sliding mode controller is formulated based on Lyapunov theory such that the existence of the sliding phase of the closed-loop control system can be guaranteed, chattering phenomenon caused by the switching control action can be eliminated, and high precision performance is realized. Moreover, by designing terminal equation, the output tracking error converges to zero in finite time, the reaching phase of DSMC is eliminated and global robustness is obtained. The simulation results for an inverted pendulum are given to demonstrate the properties of the proposed method.     

A novel dynamic terminal sliding mode control of uncertain nonlinear systems

A new dynamic terminal sliding mode control (DTSMC) technique is proposed for a class of single-input and single-output (SISO) uncertain nonlinear systems. The dynamic terminal sliding mode controller is formulated based on Lyapunov theory such that the existence of the sliding phase of the closed-loop control system can be guaranteed, chattering phenomenon caused by the switching control action can be eliminated, and high precision performance is realized. Moreover, by designing terminal equation, the output tracking error converges to zero in finite time, the reaching phase of DSMC is eliminated and global robustness is obtained. The simulation results for an inverted pendulum are given to demonstrate the properties of the proposed method.     

Design of an adaptive terminal sliding‐function controller for nonlinear multivariable systems

This paper presents an adaptive terminal sliding‐function controller approach for controlling a class of nonlinear multivariable systems with uncertainty. An appropriate terminal sliding function (TSF) is designed and then applied to the control law. Based on the Lyapunov stability theory, the adaptive terminal sliding‐function controller for nonlinear multivariable systems guarantees that the TSF is asymptotically convergent. Different from classical terminal sliding mode control, which uses a discontinuous switching control law, the TSF control uses a continuous TSF and thus avoids the chattering problem. The simulation results demonstrate that the proposed method achieves satisfactory stability. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于自适应模糊滑模控制的船舶航向控制器设计

针对船舶运动系统中固有的非线性、模型不确定性和风、浪、流等的干扰.提出了自适应模糊滑模控制(AFSMC)策略解决船舶的航向控制问题.通过采用模糊逻辑系统逼近系统未知函数,将滑模控制技术与自适应模糊控制技术相结合,设计了船舶航向AFSMC控制器.在滑模边界层内应用PI (proportional-integral)控制代替滑模控制中的切换项,削弱了滑模控制带来的抖振现象.借助李亚普诺夫函数证明了船舶运动系统中的信号都一致有界并利用Barbalat引理证明了跟踪误差渐近收敛到零.在参数摄动和外界干扰情况下进行了航向保持与改变仿真试验,采用AFSMC控制器得到了与无摄动和无干扰情况下相似的输出响应.实验结果表明,所提控制器能有效地处理系统不确定性和外界干扰,控制性能良好,具有很强的鲁棒性.