广义双线性系统的终端滑模控制

研究广义双线性系统的终端滑模变结构控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,运用Lyapunov函数方法,给出广义双系统的终端滑动模超出面,设计相应的终端滑模变结构控制器,使得闭环系统渐进稳定,实现滑动模运动,保证系统状态在有限时间内到达平衡点,得到广义双线性系统全局稳定的充分条件.所给的可行性算例,说明这一方法的有效性与可行性.     

凸胞型不确定系统的变结构控制

讨论了凸胞型不确定系统的变结构控制,利用LMI方法,给出了滑模面存在的充分条件,并且给出了线性滑模面的显式表达式.所设计的变结构控制律不仅能保证系统在有限时间到达滑模面,并且保证受限在滑模面上的降阶等价系统是D_R稳定的.最后,给出一个设计实例来阐明该控制方法的有效性.     

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。     

时滞离散系统的非线性准滑模鲁棒控制

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵不等式技术,给出了该类时滞离散系统非线性准滑模面的设计方法,并得到了稳定的非线性准滑模面存在的充分条件;其次,基于一种改进的离散趋近律方法,设计了相应的准滑模控制器,以保证系统的状态在有限时间内到达准滑模,从而将此类非线性系统的滑模变结构控制的分析与综合问题推广到了时滞非线性系统.最后,仿真结果表明,在本文所设计的准滑模面与准滑模变结构控制器的作用下,系统的状态是稳定的,且具有响应速度快、超调量小、调节时间较小等优点,从而说明了本文所设计方法的有效性.     

广义双线性系统的二阶终端滑模控制

利用Lyapunov稳定性理论研究了一类广义双线性系统的镇定问题.通过构造特殊的二阶终端滑模超曲面,设计相应的变结构控制器,使闭环系统在有限时间内实现滑动模运动,系统的状态在平衡点渐近稳定.该设计方法能有效削弱系统的高频抖振.仿真结果验证了设计方法的可行性.     

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。     

不确定MIMO线性系统的全局快速终端滑模控制

针对一类不确定多输入多输出(MIMO)线性系统,提出一种全局快速终端滑模变结构控制方案.通过对系统进行特殊的非奇异状态变换,设计了相应的非线性终端滑模超曲面及变结构控制律,使得系统状态在有限时间内收敛到终端滑模面上,随后保持在滑模面上并按全局快速终端滑模规律运动,以较普通终端滑模更快的收敛速度在有限时间内到达平衡点.仿真结果证明了该方法的有效性.     

分数布朗运动干扰下广义随机系统滑模控制

本文考虑分数布朗运动干扰下时滞广义随机系统的基于观测器的滑模控制.首先设计了不受分数布朗运动干扰的状态观测器,然后给出了基于观测器的积分型滑模面函数的定义.为了研究观测器系统有限时间随机有界性,构造了带有二重积分的新型Lyapunov函数来处理分数布朗运动.利用奇异值分解原理,解决了观测器增益矩阵设计问题.利用线性矩阵不等式和Gronwall不等式得到了系统随机有界性的充分条件.同时给出了滑模面函数的有限时间可达性分析.最后的数值仿真验证了所提方法的有效性.     

有限时间收敛的Terminal滑模控制设计

讨论了一类SISO非线性系统的滑模变结构控制有限时间收敛问题,提出一种新的Terminal滑动模态及相应控制的设计方法,可用于带有外部扰动的二阶非线性系统。研究结果表明,系统状态在滑模面上能以较快的速度达到平衡点,在滑模面上到达平衡点的时间均是有限的,并且与普通的Terminal滑模相比,在滑模面上能以更短的时间到达平衡点。仿真结果表明了所提方法的有效性。     

基于LMI的不确定混沌系统的有限时间同步

针对一类带有外部干扰的非匹配不确定混沌系统的有限时间同步问题,结合线性矩阵不等式(LMI)技术与滑模变结构控制方法,以Lorenz系统和蔡氏电路为例,设计了积分切换控制器,实现此类系统的有限时间同步。在滑模面的设计上引入积分滑模面设计方法,利用Lyapunov稳定性定理,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出滑动模态存在的充分条件,并且设计控制器,抑制了系统状态矩阵中的非匹配不确定项及外部干扰。最后利用LMI工具箱对LMI求解得出设计参数,实验结果可以看出该方法针对不确定混沌系统的同步控制中有良好的鲁棒性及抗干扰性。     

广义非线性系统的变结构控制理论

利用几何方法,从广义非线性系统本身出发,研究了广义非线性控制的变化结构控制理论,给出了系统存在变结构控制的充分实际没动模式的近似定理。从所得结论可知,滑动条件仅能保证实际滑动模的慢变状态赵近于理想滑动模的慢变状态,而不能保证实际滑动模的状态趋近于理想滑动模的快变状态,研究正常非线性系统的方法已不能简单地被利用到广义非线性系统。     

滑动模态补偿器在变结构控制设计中的应用

借助于滑动模态补偿器，首先对一类广义控制系统提出一种变结构预测器设计方法，并且给出了具体观察器的设计，随后对一类分布参数系统与广义集中参数系统的耦合系统进行研究，讨论了其极点配置以及变结构控制器的设计等问题，由于引用了滑动模态补偿器，使得设计过程简单明了。     

Fast smooth second-order sliding mode control for stochastic systems with enumerable coloured noises

A fast smooth second-order sliding mode control is presented for a class of stochastic systems driven by enumerable Ornstein–Uhlenbeck coloured noises with time-varying coefficients. Instead of treating the noise as bounded disturbance, the stochastic control techniques are incorporated into the design of the control. The finite-time mean-square practical stability and finite-time mean-square practical reachability are first introduced. Then the prescribed sliding variable dynamic is presented. The sufficient condition guaranteeing its finite-time convergence is given and proved using stochastic Lyapunov-like techniques. The proposed sliding mode controller is applied to a second-order nonlinear stochastic system. Simulation results are given comparing with smooth second-order sliding mode control to validate the analysis.     

Derivative and integral terminal sliding mode control for a class of MIMO nonlinear systems

This paper presents derivative and integral terminal sliding mode control (TSMC) for a class of MIMO nonlinear systems in a unified viewpoint. First, integral TSMC is developed for robust output tracking of uncertain relative-degree-one systems by introducing sign and fractional integral terminal sliding modes. Next, by combining derivative and integral terminal sliding modes in a recursive structure, two derivative-integral terminal sliding mode control (DI-TMSC) methods are proposed to achieve exact or approximate finite-time convergence for the output tracking of higher order nonlinear systems. Different from traditional TSMC, this paper accomplishes finite convergence time for more general high-order MIMO systems and avoids the singular problem in the controller design. Furthermore, the control system is forced to start on the terminal sliding hyperplane, so that the reaching time of the sliding modes is eliminated. In other words, the transient response is improved under more relaxed stability conditions. Finally, several numerical simulations and experiments show the expected control performance.     

广义双线性系统的参考模型变结构控制

变结构控制是自动控制理论的重要研究分支,首次对广义双线性系统的参考模型变结构控制进行研究.利用广义Lyapunov方法研究广义双线性系统的参考模型变结构控制,通过引入滑动模态补偿器,选取适当的切换流形设计其变结构控制,以保证其闭环系统的渐近稳定,实现滑动模运动,举例说明设计方法的合理性和有效性.     

不确定奇异系统的变结构控制

针对一类不确定奇异线性系统,利用线性矩阵不等式(LMI)方法获得了滑模运动渐近稳定的充分条件,给出了变结构控制器的设计方法,该方法保证系统状态轨线经有限时间到达滑模面,并在其上实现滑模运动。滑模运动正则、无脉冲模、渐近稳定。     

Design of a chatter-free terminal sliding mode controller for nonlinear fractional-order dynamical systems

This paper investigates the problem of robust control of nonlinear fractional-order dynamical systems in the presence of uncertainties. First, a novel switching surface is proposed and its finite-time stability to the origin is proved. Subsequently, using the sliding mode theory, a robust fractional control law is proposed to ensure the existence of the sliding motion in finite time. We use a fractional Lyapunov stability theory to prove the stability of the system in a given finite time. In order to avoid the chattering, which is inherent in conventional sliding mode controllers, we transfer the sign function of the control input into the fractional derivative of the control signal. The proposed chattering-free sliding mode technique is then applied for stabilisation of a broad class of three-dimensional fractional-order chaotic systems via a single variable driving control input. Simulation results reveal that the proposed fractional sliding mode controller works well for chaos control of fractional-order hyperchaotic Chen, chaotic Lorenz and chaotic Arneodo systems with no-chatter control inputs.     

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.