关于滞后不确定系统的变结构控制与仿真

研究变结构优化控制,对于含有状态滞后和输入滞后的不确定离散时间系统,采用传统的变结构控制器设计方法,很难解决控制输入滞后对系统性能造成的影响,并使系统抖振和控制输入切换幅度过大的问题,控制效果不理想.为解决上述问题,对状态滞后和输入滞后相同的一类不确定离散时间,进行变结构控制器的设计.根据系统滑模面可达条件,用系统模型不确定项进行等效替换处理,提出改进的变结构趋近律.利用趋近律设计的控制器克服了系统抖振和控制输入切换幅度过大的问题.仿真结果表明,控制器不仅能够保证系统具有良好的稳态和动态性能,同时动态过程中控制量的切换幅度也可以控制在要求范围内.     

时滞离散广义不确定系统的变结构控制

研究了一类线性离散时滞广义不确定系统的变结构控制的综合与设计问题.首先引入了一种新的受限系统等价分解形式,把所给的系统分解成两个低维的不确定子系统.其次,在上述分解的基础上,根据离散时滞广义系统鲁棒稳定性的有关结果,设计了带有差分补偿器的切换函数,使得系统在准切换流形上的运动渐近稳定.然后设计了离散变结构控制律,使得在此控制律的作用下,系统的运动轨迹要么在有限步内到达准切换流形并在其上渐近滑向原点;要么在有限步内进入准切换流形的一个较小的邻域内并稳定于原点附近的某个小的抖振.最后，给出了两个数值例子以说明该综合设计方法的有效性与实用性.     

不确定离散切换系统的滑模控制

研究一类不确定离散切换系统的鲁棒滑模控制问题.针对传统变结构控制应用于离散系统时易失去其鲁棒性的问题,提出一种采用带调整参数递归式滑模函数的离散滑模控制策略,改进了离散时间滑模控制系统的趋近律方法,并针对不确定因素的影响设计了无须知道扰动上界的估计器.应用Lyapunov函数给出了离散切换系统的滑动模态可达条件,并设计了离散切换规则.仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.     

不确定离散切换系统的滑模控制

研究一类不确定离散切换系统的鲁棒滑模控制问题.针对传统变结构控制应用于离散系统时易失去其鲁棒性的问题,提出一种采用带调整参数递归式滑模函数的离散滑模控制策略,改进了离散时间滑模控制系统的趋近律方法,并针对不确定因素的影响设计了无须知道扰动上界的估计器.应用Lyapunov函数给出了离散切换系统的滑动模态可达条件,并设计了离散切换规则.仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.

     

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。     

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。     

离散不确定系统预估+ 步长修正变结构控制

在现有文献的基础上，给出一种预估＋步长修正的离散变结构控制律设计方法，该方法可用于离散时间不确定系统变结构控制，有效地抑制切换函数的发散振荡，克服现有方法中条件限制过程的缺点，仿真结果表明，该方法具有收敛性好，抖振小，鲁棒性强的优点。     

不确定离散时间系统的变结构控制设计

讨论了利用离散趋近律设计不确定离散时间系统的变结构控制问题,分析了离散趋 近律系数造成系统颤振的原因,给出了改进的离散趋近律,并利用它设计了变结构控制律,对 不确定部分建立灰色估计模型,估计出参数值.仿真结果表明该方法是可行的,有效地防止了 系统的颤振和不确定因素的影响.     

一种离散时间系统变结构控制的新方法

研究离散时间系统变结构控制问题,提出一种新的离散变结构趋近律.利用该趋近律设计的离散变结构控制器,不仅能大幅度削弱抖振,使系统运动最终趋干原点不存在稳态振荡,而且可使系统的准滑动模态保持步步穿越切换面的基本属性,有效地改善了控制品质,提高了系统的鲁棒性.仿真结果验证了该方法的有效性与合理性.     

用于离散滑模重复控制的新型趋近律

针对不确定离散时间系统, 提出一种新型的离散趋近律, 构造理想切换动态, 并基于理想切换动态设计离散滑模重复控制器. 在消除系统颤振的同时, 完全抑制周期扰动带来的影响, 改善控制品质. 分别推导了切换函数的绝对收敛层、单调收敛层和拟滑模带的边界, 用于刻画在不同控制器参数下闭环系统的趋近过程和拟滑模运动. 数值仿真和在伺服装置上的实验结果证实了所提出控制方法的有效性.     

基于扰动动态补偿的离散滑模变结构控制

提出一种扰动动态补偿的离散趋近率，分析了不确定离散滑模控制系统的鲁棒性，研究了准滑动模态的存在条件及其动态特征，利用不确定条件下实际趋近率与理想趋近率的偏差，直接平滑地预测内部参数摄动与外部扰动，克服了常规变结构控制中需已知不确定性边界的限制，而且不必满足匹配条件，既保留了传统趋近率的所有优点，又有效地降低了系统的抖振，仿真结果证明了理论推导的正确性。     

线性多变量离散系统全程滑模变结构控制

讨论线性多变量离散不确定系统滑模变结构控制问题。利用全程滑动模态的思想，通过构造切换函数，使系统的轨线一开始便落在切换面上，缩短了到达时间，增强了系统的鲁棒性；利用系统的摄动、干扰与采样时间的关系，改进了控制律的设计，使结论条件更符合物理意义。仿真实例说明了该方法的有效性。     

不确定Delta算子系统的滑模软切换控制

针对一类带有内部参数摄动和外部扰动的快速采样控制系统,基于sigmoid函数提出了一种Delta算子S-变速趋近律方法,并设计了不确定Delta算子系统的滑模软切换控制器。基于Delta算子采样原理,将连续时间系统和离散时间系统的软切换控制器设计统一到Delta算子系统。基于Delta算子S-变速趋近律方法设计的闭环快速采样滑模软切换控制器能够在限制时刻内到达切换面,削弱了系统颤振。从仿真实例可以看出,该滑模软切换控制器的稳定性和平稳性优于传统指数趋近律情形,整个动态过程具有良好的完全鲁棒性。     

Delta 算子不确定系统的滑模变结构控制

研究算子系统滑模变结构控制的综合问题.首先,利用线性矩阵不等式方法给出了切换面存在的充分条件,分析了算子变结构控制系统的到达条件,将连续系统和离散系统统一到算子系统.基于指数趋近律,给出滑模变结构控制一般方法.其次,给出一类算子不确定系统的滑模控制器设计,分析了准滑动模态的渐近稳定性,使得系统具有良好的动态性能.最后,用一个仿真实例说明在采样周期取值非常小的前提下,该方法设计的滑模变结构控制仍具有可行性和有效性.     

Continuous Finite‐Time Sliding Mode Control for Uncertain Nonlinear Systems with Applications to DC‐DC Buck Converters

This paper investigates the continuous finite‐time control problem of high‐order uncertain nonlinear systems with mismatched disturbances through the terminal sliding mode control method. By constructing a novel dynamic terminal sliding manifold based on the disturbance estimations of high‐order sliding mode observers, a continuous finite‐time terminal sliding mode control method is developed to counteract mismatched disturbances. To avoid discontinuous control action, the switching terms of a dynamic terminal sliding manifold are designed to appear only in the derivative term of the control variable. To validate its effectiveness, the proposed control method is applied to a DC‐DC buck converter system. The experimental results show the proposed method exhibits better control performance than a chattering free controller, such as mismatched disturbances rejection and smaller steady‐state fluctuations.     

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.     

两轮不平衡小车变结构控制抖振与鲁棒性研究

为了进一步减小两轮不平衡小车在变结构控制过程中产生的抖振,同时保留系统滑模的鲁棒性,针对反馈线性化得到的小车系统的线性模型,首先基于饱和函数准滑模指数趋近率,以常规切换面为基础设计动态切换面准滑动模态控制器.该控制器有效地削弱了系统的抖振,但也削弱了系统的鲁棒性;然后通过给趋近律中加入扰动跟踪项设计出带扰动跟踪项的动态...     

Buck变换器的改进型互补滑模控制

针对Buck变换器系统中存在匹配和不匹配干扰的问题, 本文提出了一种基于干扰观测器(DOB)的改进型互补滑模控制(CSMC)策略. 首先, 建立存在多重干扰的Buck变换器数学模型, 将模型改写为标准二阶积分型控制对象, 将式中干扰统一为匹配干扰和不匹配干扰. 其次, 设计2个DOB分别估计匹配干扰和不匹配干扰, 实现有限时间内跟踪干扰信号, 以抵消各种不确定性对系统的影响. 然后, 设计互补滑模面, 提出基于等效控制的改进型互补滑模控制律, 保留边界层内鲁棒性的同时, 提升控制器的动态性能, 减小静态误差, 拓宽边界层参数选择范围. 最后, 基于李雅普诺夫理论证明所提出控制器的稳定性. 数字仿真表明, 提出的改进型CSMC控制器结合DOB的总体控制方案能够有效抑制系统匹配和不匹配干扰, 同时获得更快的收敛速度以及更高的跟踪精度.     

Recursive filtering adaptive fault‐tolerant tracking control for uncertain switched multivariable nonlinear systems

This article synthesizes a recursive filtering adaptive fault‐tolerant tracking control method for uncertain switched multivariable nonlinear systems. The multivariable nonlinear systems under consideration have both matched and mismatched uncertainties, which satisfy the semiglobal Lipschitz condition. A piecewise constant adaptive law generates adaptive parameters by solving the error dynamics with the neglection of unknowns, and the recursive least squares is employed to minimize the residual error by categorizing the total uncertainty estimates into matched and mismatched components. A filtering control law is designed to compensate the actuator faults and nonlinear uncertainties such that a good tracking performance is delivered with guaranteed robustness. The matched component is canceled directly by adopting their opposite in the control signal, whereas a dynamic inversion of the system is performed to eliminate the effect of the mismatched component on the output. By exploiting the average dwell time principle, the error bounds are derived for the states and control inputs compared with the virtual reference system which defines the best performance that can be achieved by the closed‐loop system. Both numerical and practical examples are provided to illustrate the effectiveness of the proposed switching recursive filtering adaptive fault‐tolerant tracking control architecture, comparisons with model reference adaptive control are also carried out.