基于离散时变趋近律的准滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出一种基于离散时变趋近律的准滑模控制方法.该方法不仅能够加快系统趋近模态的趋近速度,缩短到达时间,而且能够减小准滑动模态带宽,有效改善系统动态品质,增强系统鲁棒性,并无控制抖振和稳态抖振产生.控制律形式简单、利于实现.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

基于幂次函数的离散滑模控制算法

利用幂次函数构造一种新的趋近律离散滑模控制算法,并给出了无抖振的理论证明.对于标称系统,该算法可使切换函数无抖振、无正负交替地快速趋近于零;对于满足匹配条件的不确定性系统,可使切换函数无抖振、单调地收敛于与外干扰相关的某一数值.利用倒立摆模型进行了数值仿真,结果表明,控制器的输出、切换函数、被控系统的输出均不存在抖振现象,而且被控系统表现出了良好的动态品质.     

二进制ABR流量控制算法的建模与分析

面向连接的ATM网络通过一系列的流量管理机制为各种应用提供纯粹的服务质量保证（QoS),其中ABR业务流量控制的作用尤其重要,在二进制流量控制方案中,信元速率和队列长度的大幅振荡降低了链路利用率,严重地影响了算法的效率,但它的简洁性对设计高性能交换机又极具吸引力,该文基于流体流理论建立了二进制流量控制的分析模型,并用仿真试验验证了模型的正确性,通过小信号局部线性化方法得到源终端系统调节速率的线性模型,分别将标准EFCI算法和作者改进的基于概率标识的p-EFCI算法等效为带继电器特性的饱和特性的非线性环节,用控制理论中描述函数的分析方法研究了两种算法的稳定性,在理论上为p-EFCI算法在鲁棒性方面优于EFCI算法找到了根据。     

非匹配不确定性下连铸结晶器振动位移系统准滑模控制

以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统为研究对象,针对系统中同时存在的匹配建模误差和非匹配外界时变扰动不确定系统,提出一种基于干扰补偿器的鲁棒准滑模控制方案.首先,针对非匹配外界时变扰动不确定系统,采用一种改进的解耦干扰补偿器,保证估计误差有界收敛;其次,采用一种新型的混合趋近律,将幂次趋近律与等速趋近律相结合,减小滑模面趋近时间;再次,基于切换函数设计扩张状态观测器用于观测系统不确定项(包括干扰补偿器估计误差及系统的匹配不确定性),并构建趋近律参数与不确定项的定量关系,以降低抖振,提高系统的控制性能和鲁棒性;最后,通过理论分析证明了闭环系统离散准滑动模态的稳定可达性.仿真分析结果表明了所提出控制方案的有效性.     

多时滞ATM网络中ABR 流量的积分滑模控制

针对含有多个时滞的异步传输模式(ATM)网络的拥塞问题,设计了积分滑模控制器,对可用比特率(ABR)业务流量进行控制,并引入预估器来补偿输入时滞.所设计的控制算法不但能够克服变化的ABR带宽给闭环系统带来的不利影响,而且还能保证含有多输入时滞闭环系统的稳定性,同时还可实现带宽按权重分配和缓冲队列长度的跟踪.     

ABR流量控制中的变结构控制器

自适应比特(available bit rate,简称ABR)业务的流量控制是ATM网络中一种有效的拥塞控制机制和流量管理手段.在高速的ATM网络中,算法的简洁性在很大程度上决定着交换机的性能.尽管二进制ABR流量控制的简洁性具有相当大的吸引力,但标准的EFCI算法控制的队列长度和允许信元速率(allowed cell rate,简称ACR)却容易出现大幅振荡的现象,这势必会降低链路的利用率,严重影响交换机的性能.进而又有了相对复杂却有效的显式速率反馈机制.在此研究中,以已有的ABR流量控制模型为基础,应用概率拥塞判定机制,并借助鲁棒控制理论中滑模变结构控制器的设计方法,为ABR流量控制设计了一种新的二进制算法,避免了标准EFCI算法中非线性环节诱发的自激振荡,这对于充分发挥二进制流控算法的简洁性以及优化交换机的性能是极为有利的.仿真实验表明:二进制流量控制中的滑模变结构算法大幅度地抑制了ACR和队列的振荡,平滑了由此而引入的时延抖动,为实现ATM网络中的服务质量提供了可靠的实现机制.     

不确定离散时滞系统的时滞相关非脆弱H_∞控制

讨论不确定离散时滞系统非脆弱控制器的设计问题.利用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论和有限和不等式方法,获得了不确定时滞系统在非脆弱控制器作用下不仅内部渐近稳定,而且具有给定的H∞扰动抑制水平y的时滞相关有界实条件.采用迭代算法分别给出了控制器具有加法不确定性和乘法不确定性两种情况的非脆弱控制器参数的设计方法,借助于Matlab的LMI工具箱可以方便求解.数值仿真实例表明了该方法的有效性.     

一种基于死区离散趋近律的准滑模控制

针对受正弦信号干扰的不确定离散时间系统,提出一种基于死区离散趋近律的准滑模控制方法. 系统能够由任一初始状态向死区作单调趋近运动,并于有限时间到达准滑动模态区作准滑动模态运动. 准滑动模态带具有任意阶次小的特点.该方法进一步增强了系统鲁棒性,有效改善系统动态品质,减小了稳态误差.系统无 控制抖振和稳态抖振产生.仿真结果表明该方法的有效性.     

不确定离散时间系统积分滑模保性能控制

针对不确定离散时间系统,研究其积分滑模（ＩＳＭ）保性能控制的设计问题．将最优保性能积分滑模面设计问题,转化为一个具有线性矩阵不等式（ＬＭＩ）约束的目标函数凸优化问题,给出了最优保性能积分滑模面存在的充分条件,并结合干扰估计器设计相应的保性能控制器．与传统滑模控制相比较,积分滑模保性能控制系统具有全阶滑动模态,系统的鲁棒性得到加强,消除了控制抖振和稳态抖振．仿真结果验证了该方法的有效性．     

无抖振离散滑模趋近律

针对离散滑模趋近律形式多样且容易产生高频抖振的问题,提出了离散滑模趋近律的一般形式,并给出了无抖振的到达条件及其理论证明,从一般意义上为离散滑模趋近律的设计提供了理论依据。针对满足匹配条件的不确定系统,给出了切换函数收敛域的推导方法,推导了无抖振的最小收敛域。以典型的高氏指数趋近律为例,利用无抖振的到达条件,对其一般形式进行了无抖振改进,验证了所提出方法的有效性。     

基于幂次趋近律的一类离散时间系统的变结构控制

针对一类离散时间系统,提出一种变结构控制设计方法.通过构造幂次趋近律,使得系统的准滑动模态不仅能保持步步穿越切换面的基本属性,而且能大幅度削弱抖振,有效地改善控制品质,提高系统的鲁棒性.采样周期越短,该控制方法的效果越明显.仿真实例表明了所设计控制器的可行性和有效性.     

R(o)ssler混沌系统的自适应滑模控制

为了实现对R(o)ssler混沌系统的控制,使得系统的状态变量在有限时间内达到平衡点,将R(o)ssler混沌系统作为控制对象,提出了一种自适应滑模变结构控制策略,主要包括滑模面设计和自适应滑模控制率的设计.设计了一种比例积分滑模面,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了滑模动态方程的稳定性,为解决滑模控制器抖振问题设计了参数自适应的趋近律,有效地消除了滑模控制器的抖振.仿真结果显示,经自适应滑模控制后的R(o)ssler混沌系统状态能快速稳定地收敛到平衡点,并消除了控制器的抖振.结果证明该方法有效地实现了R(o)ssler混沌系统的控制,并具有良好的动态性能.     

一类不确定系统的滑模观测器设计

针对一类系统矩阵不确定的线性系统,提出了一个新的鲁棒滑模观测器设计方法．通过将系统矩阵的不确定分为匹配的和非匹配的两部分,利用滑模控制对匹配不确定的绝对鲁棒性．使得观测器具有更小的保守性．基于规范型和结构Lyapunov矩阵,将观测器的综合问题转化为一个简单易求解的LMI问题,并进一步给出了优化求解过程,避免过大的控制输入．最后,仿真实例验证了所提方法的有效性．     

Output feedback variable structure control for linear systems with uncertainties and disturbances

This paper proposes a dynamic output feedback variable structure controller for linear MIMO systems with mismatched and matched norm-bounded uncertainties and matched nonlinear disturbances. The proposed controller consists of nonlinear and linear parts, similar to the unit vector type of controller. The nonlinear part of the new controller takes care only of matched uncertainties and disturbances and, on the other hand, the linear part with full dynamics completely handles mismatched uncertainties. Designing such a linear part leads to use a Lyapunov function associated with the full states, which achieves the global stability against the mismatched uncertainties. The resulting criteria are, furthermore, converted into solvable ones, by using the so-called cone complementary linearization algorithm for bi-convex problems.     

Observer-based adaptive sliding mode control for nonlinear uncertain state-delayed systems

This paper presents a methodological approach to design observer-based adaptive sliding mode control for a class of nonlinear uncertain state-delayed systems with immeasurable states. A novel switching surface is proposed and a state observer is employed to reconstruct the sliding mode control action. The proposed method does not need a priori knowledge of upper bounds on the norm of the uncertainties, but estimates them by using the adaptation technique so that the reaching condition can be satisfied. Based on Lyapunov stability theorem and linear matrix inequality (LMI) technique, the stability of the overall closed-loop nonlinear uncertain state-delayed system is guaranteed for the proposed control scheme under certain conditions. Furthermore, the state observer and control law can be constructed from the positive-definite solutions of two LMIs, and the design technique is simple and efficient. The validity of the proposed control methodology is demonstrated by simulation results. Recommended by Editorial Board member Ju Hyun Park under the direction of Editor Young IL Lee. Ming-Chang Pai received the M.S. and Ph.D. degrees in mechanical engineering in 1994 and 1998 from Pennsylvania State University, State College, P.A.. He is currently an Associate Professor in the Department of Automation Engineering at Nan Kai University of Technology. His research interests are in mechatronics, robots, robust control and nonlinear control.     

多输入不确定系统离散变结构控制设计

研究基于离散趋近律方法的变结构控制设计问题,提出一种新型的离散趋近律。其特点是可以稳定于原点,能有效消除由传统离散趋近律参数引起的抖振。针对不确定因素的影响设计扰动预估器,它对变化率较慢的外干扰和参数摄动具有很高的估计精度。仿真结果表明了所提出设计方法的有效性。