电液伺服系统的微分与积分滑模变结构控制

针对电液系统的非线性特性及其参数不确定性,在电液伺服系统的速度跟踪控制中,提出了一种非线性微分与积分滑模变结构控制(DI-SVSC)策略。在滑模控制中引入积分控制项,消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设,利用一非线性微分控制消除了系统的抖振现象。在积分滑模控制与非线性微分控制中,分别给出了切换函数、非线性微分系数及控制器的设计方法。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。     

新型变倾斜参数S型函数的积分滑模水下机器人控制方法研究

研究了水下机器人轨迹的滑模跟踪控制。针对滑模抖动对系统稳定性的影响,设计了一种基于变倾斜参数sigmoid函数的积分滑模切换函数。基于这个函数设计的控制器在避免抖振现象的同时,保持了高控制精度,且能抑制传统积分滑模控制器常见的超调现象。该控制方法有效性已通过理论证明和仿真实验得到了验证。     

气动位置伺服系统滑模变结构控制

针对气动位置伺服系统的控制特点和性能要求,将滑模变结构控制方法应用到气动位置伺服系统中。以某气动伺服系统为研究对象,设计了一种滑模变结构控制器,并进行了大量的仿真研究。结果表明这种方法不但具有较强的鲁棒性,跟踪效果良好,而且用饱和度函数代替符号函数以减小抖振。     

不确定电液位置伺服系统的动态面跟踪控制

针对一类含有动态不确定性的双作用液压缸电液伺服系统跟踪控制问题,采用动态面控制方法设计了一个鲁棒自适应跟踪控制器.由于在逆推设计过程中加入了低通滤波器使得该方法不用对模型非线性进行多次微分,因而设计方法简化.所设计的自适应鲁棒控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐近跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整.数字仿真结果表明,控制系统对给定位置的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性.     

Lyapunov方法在广义系统变结构控制中的应用

利用广义Lyapunov方法首次研究广义系统的变结构控制问题,对具有单输入的广义线性系统,多输入的广义线性系统,分别选取适当的切换流形及设计其变结构控制以保证其闭环系统E－渐近稳定,实现滑动模运动。     

汽车半主动悬架的滑模变结构控制

在1／4汽车动力学模型的基础上，运用滑模变结构方法设计了汽车半主动悬架滑模控制器。基本思想是以半主动悬架的近似天棚阻尼系统作为参考模型，把被控系统和参考模型间的广义误差动力学引入渐近稳定的滑动模态中；采用极点配置法确定滑模切换面参数；用等速趋近率改善滑模运动段的动态品质；根据滑模面上的等效控制力，确定半主动悬架的实时控制阻尼力。仿真结果表明：该滑模控制器性能稳定，具有较好的鲁棒性和跟踪性，对模型参数的变化和外界扰动有一定的适应性。仿真证实了滑模控制器设计的有效性。     

一种最优滑模控制算法及其仿真应用

针对某机电伺服跟踪系统存在扰动和系统参数摄动的情况,提出了一种带有积分补偿的最优滑模变结构控制算法,并给出了获得切换函数、积分增益和控制函数的方法。仿真结果表明,这种新的控制算法比经典控制方法的效果更好。它能够获得灵敏的跟踪效果,提高了系统响应的快速性,具有较好的动态性能和鲁棒性,并消除了抖振。此控制系统结构简单,易于实现。     

船舶推进轴系变结构控制

以船舶主推进轴系为研究对象,在变结构控制理论和设计方法的基础上,对主推进轴系的变结构控制方法进行研究。考虑到推进轴系在螺旋桨处的位移响应最大,在螺旋桨部位设置主动控制作动器,对推进轴系进行振动控制,并以主推进系统的弹性体动力学模型为基础,建立系统的变结构控制方法。采用单位向量控制形式的最终滑动模态控制器,并采用二次型最优控制理论设计最终滑动模态的切换函数。最后以一个带有六个弹性支撑的推进轴为例进行仿真计算。实例分析指出:变结构控制对于推进轴系的振动控制具有显著的效果。     

基于MATLAB的3-RPS并联机构控制系统仿真

针对传统螺旋法求解并联机构Jacobian矩阵的缺陷,提出了一种基于并联机构微运动分析的微位移法.该微位移法在求解过程中可避免求解超越方程组的难题,且得到的Jacobian矩阵为非奇异方阵.同时,针对并联机构传统控制器轨迹跟踪精度低的问题,设计了一种基于并联机构动力学方程和比例切换控制律的滑模变结构控制器(SMC).首先,建立机构的MATLAB/SimMechanics仿真分析模型,采用微位移法求解并联机构的Jacobian矩阵,为控制系统提供理论参考输入值.其次,设计SMC控制器,运用Lyapunov函数证明控制器的稳定性;最后,分别建立机构PID控制和SMC控制系统的MATLAB/Simulink框图,对其进行仿真分析与对比.结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的精度高,稳态误差小,且鲁棒性强,响应速度快,从而验证了SMC控制的有效性.     

Variable-structure control of gas collector pressure based on smooth switching strategy for coke ovens

针对基于专家切换策略的焦炉集气管压力变结构控制方法具有动态切换特性差的缺点和集气管压力在不同工况切换时容易导致压力出现振荡和超调的现象,提出了一种基于平滑切换策略的集气管压力变结构控制方法.该方法根据集气管分管压力在不同工况下具有的动态特性,选用基于满意聚类的T-S模糊模型建立相应的动态子模型,并采用相应的模糊子控制器进行控制.为保证子模型切换过程状态轨迹的平滑性,采用监督级控制器动态切换子模型及相应的子控制器.仿真和实际效果说明了该算法的有效性.     

柔性机械臂的动力学模型及滑模变结构控制

本文针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁模型,采用假设模态法,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力模型.通过极点配置技术设计滑模超曲面参数,采用滑模变结构控制方法,实现关节转角的运动轨迹控制.采用LQR方法设计弹性模态稳态器,抑制由于刚体运动而激发的弹性振动.文中最后针对一单杆柔性机械臂进行了计算机仿真,验证了本文所提出的控制策略的有效性.     

基于神经网络混合建模的结构振动滑模控制

将神经网络和标称系统混合建模方法引入到离散滑模控制当中,得到神经网络滑模控制,然后对结构振动进行控制,振动结构为具有不确定性参数的柔性附件,并受到随机外扰作用。离散滑模控制的滑模面是以标称系统为基础,由最优二次型价值函数求解黎卡提方程确定。利用标称模型和神经网络混合建模方法来减小系统的不确定性,达到提高滑模控制在实际控制系统中的控制效果。其中利用前馈神经网络来对不确定部分进行建模。最后通过对滑模控制和神经网络滑模控制进行仿真,结果表明,本文所提出的神经网络滑模控制对具有不确定性参数和随机外扰的柔性结构系统振动的控制效果要优于滑模控制。     

Sliding-Mode PID Control of UAV Based on Particle Swarm Parameter Tuning

Due to the coupled motion between the rotor unmanned aerial vehicle (UAV) and the manipulator, the underactuation characteristics of the system itself, and the influence of external uncertainties, the stability of the rotor UAV’s manipulator control system is difficult to control. Based on the dynamic model of the rotor UAV, the stability of the whole UAV manipulator control system is improved by using the piecewise cost function, the compression factor particle swarm optimization (PSO) algorithm and the sliding mode PID to establish the sliding mode PID control stability method based on the PSO. Compared with the sliding mode PID control method, this method solves the serious buffeting problem in the sliding mode control, reduces the influence of the external disturbance and realizes the attitude stabilization control of the UAV manipulator quickly and accurately, thus shortens the system adjustment time and improves the anti-interference ability.     

Stabilization and synchronization of 5-D memristor oscillator using sliding mode control

ABSTRACT

This article presents a control design method for asymptotic stabilization, synchronization, and antisynchronization of a five dimensional chaotic memristor oscillator system. Two cases are considered: (i) with known parameters, (ii) and with unknown parameters. When a system’s parameters are known, then controllers are designed using sliding mode approach and when system’s parameters are unknown then controllers are devised using adaptive integral sliding mode control method. Hurwitz surfaces are constructed in both approaches. To employ the integral sliding mode, firstly, the system is transformed into a special structure containing a nominal part and some unknown terms computed adaptively. Then, the system is stabilized using integral sliding mode control. The stabilizing controller, consisting of the nominal control plus some compensator control, is then designed. The compensator controller and the adapted laws are derived in such a way that the time derivative of a Lyapunov function becomes strictly negative. The effectiveness of the proposed scheme is tested through computer simulation.     

实时子结构实验的滑动模态控制

首先介绍了实时子结构实验技术的基本原理、过程及关键技术问题。然后建立了液压伺服实验系统的传递函数形式和状态空间形式的线性数值模型,并将滑动模态控制应用于实时子结构实验。最后对采用PID控制和滑动模态控制的实时子结构实验进行了数值仿真分析。在ElCentro地震波激励下的数值仿真结果表明:(1)滑动模态控制的控制精度和鲁棒性明显高于PID控制,(2)系统的动力特性对实验结果有较大影响,这种影响与计算时间间隔、试件的刚度、阻尼有关。     

基于灰色预测与滑模变结构的ABS仿真分析

为研究汽车制动防抱死系统(antilock brake system,ABS)的超前性、实时性与鲁棒性,结合灰色预测和滑模变结构控制方法,提出基于灰色预测GM(1,1)模型与滑模变结构控制的ABS综合控制算法,建立仿真模型进行数据的对比分析.结果表明:相对于单滑模或bang-bang控制,灰色预测与滑模变结构综合控制方法使汽车ABS超前运行,缩短了制动时间与制动距离;有助于缓解滑模变结构方法自身带来的抖动缺陷.因此,灰色预测与滑模变结构综合控制方法有助于提升ABS的响应速度、实时鲁棒性与人体舒适性.     

基于改进ESO的磁悬浮系统模型参考滑模控制

为了提高磁悬浮输送带的稳定性,减小未建模动态和未知外界干扰对磁悬浮系统控制性能的影响,基于改进的扩张状态观测器（extend state observer, ESO）技术,提出了一种模型参考滑模控制与基于改进趋近律的滑模控制相结合的控制策略。首先,对参考模型进行滑模设计,在此基础上根据磁悬浮系统的快速响应和鲁棒性要求,结合幂次趋近律和指数趋近律对传统趋近律进行改进,设计了一种基于新型趋近律的滑模控制;其次,设计了一种新的非线性函数对ESO进行改进,基于改进的ESO对系统的扰动和状态进行观测和估计,将观测结果加入新型滑模控制器以对外界干扰进行补偿,来提高新型滑模控制器的控制性能。仿真结果表明：所设计的控制策略与传统基于指数趋近律的滑模控制相比,磁悬浮系统气隙输出的超调量减小了15.15%,系统具有更高的鲁棒性;与基于改进趋近律的滑模控制方法相比,所提出的控制器可以使系统无抖振,有更好的跟踪性能。在基于改进ESO的模型参考滑模控制下,磁悬浮系统能够稳定运行,具有较好的控制性能。研究结果对磁悬浮输送机输送带的悬浮控制具有一定的参考价值。     

大型结构自适应学习率RBF神经网络滑模分散控制研究

为了有效处理土木工程结构分散振动控制中子系统间相互影响力和外界荷载不确定性的影响,提出了自适应学习率RBF神经网络滑模分散控制算法（DALRBFSMC）。首先利用Lyapunov稳定性理论设计了仅依赖于子系统位移和速度响应反馈信息的滑模分散控制律,在此基础上,结合RBF神经网络理论和经典梯度下降法,引入Lyapunov函数,推导了调整RBF网络权值的自适应学习率,进而得到能实时调节滑模分散控制律切换增益项的自适应学习率RBF神经网络滑模分散控制算法（DALRBFSMC）。同时,针对子系统不同划分方式及子控制器之间存在重叠,提出了多种分散控制设计策略。对ASCE 9层Benchmark模型进行多种分散控制和集中控制设计。仿真分析结果表明,该分散控制算法适用于不同的分散控制策略,重叠分散控制策略较传统集中控制策略而言有更好的控制效果;同时能使分散控制系统内各作动器均处于功效最大状态。     

红外目标模拟器中分离镜的滑模变结构控制

针对红外目标模拟器中分离镜伺服系统的抗干扰控制问题,本文利用变结构控制响应快速,对系统参数变化和外部扰动不灵敏的特点设计了一个滑模变结构控制器.采用指数趋近律与饱和函数相结合的方法对滑模控制器的抖振进行了有效抑制.采用机理分析方法建立了分离镜系统的数学模型.在仿真过程中,利用S函数描述摩擦模型,简化了仿真建模,提高了仿真速度.通过数字仿真并与传统PID控制方法相比较,证明滑模控制器对于分离镜伺服系统的参数摄动和外部干扰具有良好的鲁棒性,可以保证和提高整个红外制导仿真实验系统的仿真精度和实验结果的置信度.