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．     

基于隐式积分的广义离散趋近律

针对传统基于前向欧拉近似的离散趋近律存在数值抖振的问题,首先,提出一种衍生于后向欧拉积分的广义离散趋近律,该广义离散趋近律具有全局无抖振收敛特性,并释放更多的参数设计自由度;然后,揭示趋近律参数对滑模变量收敛速率的影响关系,为参数整定提供理论依据;最后,在考虑系统不确定性时,给出滑模面最终的边界层,验证所设计的趋近律可同时确保系统的快速瞬态响应和高精度控制.数值仿真验证了所提出算法的有效性.     

一类离散不确定时滞系统的输出反馈变结构控制

针对一类离散不确定时滞系统,提出一种输出反馈变结构控制算法,该算法使系统状态无需完全可测.通过研究离散不确定时滞系统的简约型,基于LMI技术给出了滑模平面的设计方法,推导出了稳定的滑模面存在的充分条件,并将参数不确定性的影响等效为名义时滞系统的外界干扰,利用时延技术对干扰进行在线估计,从而抵消掉系统中的不确定性.采用离散趋近律的方法设计控制律,并通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.     

基于趋近律方法的Delta算子滑模变结构控制系统

针对高速信号不确定滑模变结构控制系统的抖振问题,提出一种基于Delta算子离散化方法的不确定Delta算子系统的滑模变结构控制器。基于反正切函数给出了一种改进的Delta算子离散趋近律,将系统的不确定部分用其上、下确界代替,然后设计滑模变结构控制律。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性,对内部参数摄动和外部干扰具有良好的完全鲁棒性。因此,基于该趋近律方法设计的滑模变结构控制系统既能在有限时间内快速趋近切换面,又最终稳定于平衡状态。     

一种新的约束变速趋近律离散滑模控制方法

考虑惯性执行器输出速度有限的实际,引入趋近律变化速率的控制函数,设计了一种新的无抖振离散滑模变速趋近律算法. 首次提出了通过设计趋近律变化速率来构造离散滑模趋近律的思想,使得控制器的物理意义更加明显,设计更加灵活和简单.对于标称系统, 该算法可以使切换函数在有限时间内快速无抖振地收敛至零;对于满足匹配条件的不确定系统,切 换函数能够收敛至与不确定性及控制参数相关的某一数值,通过设置控制参数,可使这一数值任意小.     

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.     

滑模控制方法在硬盘磁头定位控制中的应用

对硬盘驱动伺服系统应用了滑模控制系统,包括采用近似时间最优控制的寻道控制及基于滑模控制的跟踪控制;为了调节系统快速到达稳态的时间并削弱抖振对于硬盘磁头系统的影响,设计了一种新的随时间变化的离散趋近律的滑模控制策略,引入二次型李亚普诺夫函数证明滑模面的到达性及渐近稳定性;通过仿真验证了该改进离散趋近律在寻道跟踪控制过程中的快速性。     

基于滑模变结构控制的RBF神经元网络

针对高精度飞行仿真转台，设计一种基于滑模变结构控制的RBF神经元网络控制器。该控制器根据滑模变结构控制器的特点，将控制律分为等效控制律和到达控制律。等效控制律使系统运动于滑模面附近，由RBFN拟合而成，权值用自适应算法在线修正，确保了实时控制的可能性；到达控制律可使处于状态空间内任意初始位置的系统趋近于滑模面，由滑模控制器的可达性条件推出，其中用到了系统的不确定性参数的上下界。计算机仿真结果表明了该方法的鲁棒性和实际应用的可能性。     

不确定离散时间系统的复合非线性反馈积分滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出一种基于离散复合非线性反馈的积分滑模(DCNF-ISM)控制策略,并将该算法应用于扰动下的磁盘跟踪问题.该算法由离散复合非线性反馈(DCNF)控制律与积分滑模(ISM)控制律两部分组成,其中DCNF控制律用于保证系统具有较好瞬态性能,基于改进的离散趋近律设计的ISM控制律用于保证系统鲁棒性.基于Lyapunov稳定性理论对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明,证明了离散时间系统的一致最终有界性.仿真结果表明,本文提出的控制策略能保证系统在扰动下仍然能够精确跟踪给定的参考信号,与传统的DCNF控制相比,该算法能够保证系统具有响应速度快超调量小、鲁棒性强等优点.     

一类离散不确定时滞系统的输出反馈变结构控制

针对一类离散不确定时滞系统,提出一种输出反馈变结构控制算法,该算法使系统状态无需完全可测.通过研究离散不确定时滞系统的简约型,基于LMI技术给出了滑模平面的设计方法,推导出了稳定的滑模面存在的充分条件,并将参数不确定性的影响等效为名义时滞系统的外界干扰,利用时延技术对干扰进行在线估计,从而抵消掉系统中的不确定性&采用离散趋近律的方法设计控制律,并通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.

     

Binary ABR flow control over ATM networks with uncertainty using discrete-time variable structure controller

A binary available bit rate （ABR） scheme based on discrete-time variable structure control （DVSC） theory is proposed to solve the problem of asynchronous transfer mode （ATM） networks congestion in this paper. A discrete-time system model with uncertainty is introduced to depict the time-varying ATM networks. Based on the system model, an asymptotically stable sliding surface is designed by linear matrix inequality （LMI）. In addition, a novel discrete-time reaching law that can obviously reduce chatter is also put forward. The proposed discrete-time variable structure controller can effectively constrain the oscillation of allowed cell rate （ACR） and the queue length in a router. Moreover, the controller is self-adaptive against the uncertainty in the system. Simulations are done in different scenarios. The results demonstrate that the controller has better stability and robustness than the traditional binary flow controller, so it is good for adequately exerting the simplicity of binary flow control mechanisms.     

Binary ABR flow control over ATM networks with uncertainty using discrete-time variable structure controller

A binary available bit rate (ABR) scheme based on discrete-time variable structure control (DVSC) theory is proposed to solve the problem of asynchronous transfer mode (ATM) networks congestion in this paper. A discretetime system model with uncertainty is introduced to depict the time-varying ATM networks. Based on the system model, an asymptotically stable sliding surface is designed by linear matrix inequality (LMI). In addition, a novel discrete-time reaching law that can obviously reduce chatter is also put forward. The proposed discrete-time variable structure controller can effectively constrain the oscillation of allowed cell rate (ACR) and the queue length in a router. Moreover, the controller is self-adaptive against the uncertainty in the system. Simulations are done in different scenarios. The results demonstrate that the controller has better stability and robustness than the traditional binary flow controller, so it is good for adequately exerting the simplicity of binary flow control mechanisms.     

一种连续非奇异快速终端滑模控制方法

为解决现有终端滑模控制算法在收敛速度和抖振方面的问题, 提出一种连续非奇异快速终端滑模控制方法. 采用变系数双幂次趋近率和非奇异快速终端滑模面相结合的设计方式, 提高系统状态在趋近和滑动阶段的收敛速度. 通过Lyapunov 稳定性方法证明所提出的控制率可使得状态轨迹在扰动存在的情况下, 在有限时间内快速收敛到一个区域. 与传统方法相比, 所提出的控制率是连续的, 因此抑制了抖振, 拥有更高的控制精度. 将所提出的方法应用于光电稳定平台, 仿真结果验证了算法的有效性.

     

一类带有加速度约束的非线性系统最优滑模控制

针对加速度受约束的非线性时变系统,设计了一种全局最优滑模控制算法.首先引入全程滑态因子,保证滑模面一开始就在零值附近,然后选取位置跟踪误差绝对值的积分为指标函数,通过求解该指标函数的最小值来确定滑模面方程的相关参数,最后设计了基于指数趋近律的滑模控制算法.仿真结果表明了该方法的有效性和强鲁棒性.     

Novel sliding mode control for multi‐input–multi‐output discrete‐time system with disturbance

This paper investigates sliding mode control for multi‐input–multi‐output discrete‐time system with disturbances. First of all, a novel nonlinear sliding surface, named as hyperbolic hybrid switching sliding surface, is proposed. Two different types of hyperbolic functions are introduced into the proposed sliding surface. Due to the changing of values of the hyperbolic functions, sliding surface switching occurs during the control process, which ensures that both settling time and overshoot can be decreased. The sliding mode controller is obtained based on a novel nonlinear reaching law. The nonlinear reaching law contains several parameters, and by properly designing these parameters, we can decrease the bounds of the sliding variables to small values. The stability analysis of the sliding motion is carried out from singular system viewpoint. Finally, simulation examples and comparison examples are presented to illustrate that the system performance is improved obviously by proposed novel sliding mode control, and the system is robust to the disturbances.     

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。     

不确定时滞TCP 网络中基于T-S 模型的滑模AQM算法

针对传输控制协议(TCP)网络中的拥塞控制问题,基于T-S模糊模型,提出一种滑模主动队列管理(AQM)算法.考虑到TCP网络中存在的不确定和时变时滞因素,对非线性TCP网络进行了T-S模糊模型的建模.利用LMI设计了一个渐近稳定的滑模面,并提出一种能更好抑制抖振现象的到达条件,基于该到达条件设计的控制器能有效地抑制路由器中队列长度的振荡.大量仿真结果表明,所提出的算法比普通滑模AQM算法具有更好的稳定性和鲁棒性.     

Robust sliding mode control for uncertain discrete singular systems with time-varying delays

This paper investigates robust sliding mode control (SMC) for discrete singular systems which include time-varying delays, parameter uncertainties and nonlinear perturbations. An appropriate discrete sliding surface function is constructed such that the corresponding sliding mode dynamics are gained. By using some free-weighting matrices, a linear matrix inequality constraint is established to make sure that the closed-loop system is regular, causal and stable. Furthermore, in consideration of the improved discrete reaching condition, an SMC law is synthesised for reaching motion and the chattering can be weakened, while few existing papers focus on how to employ it to study the SMC problem for the discrete singular systems with time-varying delays. At last, the designed law is tested through an example.