机载光电跟踪系统的自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制方法

机载目标跟踪系统由于受到外部干扰、内部参数摄动和未建模动态等扰动的影响，使跟踪控制分系统设计面临巨大的挑战。以两轴四框架的光电稳定平台为对象研究抗扰动控制方法，针对自抗扰控制的扰动补偿一般留有扰动残差和滑模控制会引入较大抖振的问题，设计一种自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制的方法。利用线性扩张状态观测器来估计总扰动量并在控制端进行补偿，从而允许设计滑模控制的控制率时采用较小的滑模切换增益，并通过设计快速非奇异终端滑模面得到控制率，加快系统收敛的同时避免非奇异现象。数值仿真结果表明，该组合控制方法在外部扰动和模型不确定性的影响下，可以实现快速收敛与高跟踪精度的同时引入较小的抖振，并且实现了机载目标跟踪系统需求的快速响应性能，验证了这个组合控制方法的有效性。     

机载光电稳定平台的强鲁棒性滑模变结构控制

为使机载光电稳定平台系统在复杂环境下仍具有强鲁棒性,建立光电稳定平台数学模型.以两轴四框架光电吊舱为研究对象,通过分析噪声干扰及本身结构参数的变化对光电稳定平台的影响,提出基于干扰观测器(disturbance observer,DOB)的滑模控制器设计方案.理论推导和仿真结果表明:滑模变结构控制(sliding mode variable structure control,SMVSC)对干扰力矩和摄动完全适应,对系统结构参数变化和外界扰动具有良好的鲁棒性;比无干扰观测器的控制系统,拥有更高的稳定精度和更快的动态响应,能增强光电稳定平台的抗扰动能力.     

基于RNN-AFTSM 的PMSM 位置伺服系统控制

针对炮控永磁同步电机位置伺服系统存在耦合、参数时变,外部扰动等非线性特征,提出了一种快速终端滑模控制策略对上述伺服系统进行控制.针对传统的快速终端滑模控制策略存在固有的抖振现象,提出了一种基于RNN-AFTSM控制策略.通过构造包含滑模面的自适应律,根据系统所处状态动态修改RNN网络隐含层节点的输出,以达到提高系统的控制精度和快速响应能力.数值仿真结果表明:采用RNN-AFTSM控制策略能大大提高PMSM位置伺服系统的控制精度和响应速度,同时对系统的鲁棒性也有所提高.     

基于滑模变结构的永磁同步电机伺服系统速度控制技术

速度环是永磁同步电机伺服系统三环控制的中间环节,其控制方法和控制技术的优劣直接影响整个系统的动态响应。根据永磁同步电机空间矢量图及矢量控制原理,分析永磁同步电机数学模型和动静态坐标变换方程,由于速度环的比例、积分(Proportion Integral,PI)控制存在速度超调、速度差积分饱和及抗扰动性能差等问题,提出基于滑模变结构的速度环控制方法,设计滑模面及切换函数,构建滑模变结构速度闭环控制器。分析电流环对电机反电势的影响,提出在电流环的设计过程中加入反电势补偿环节的电流控制器,并对电流环进行简化处理。利用仿真软件对系统电流环、速度环及系统进行建模,通过仿真研究,验证系统速度控制策略的可行性。     

超精密加工伺服系统滑模控制技术研究

按超精密加工伺服系统原理建立的交流永磁同步电机伺服系统模型，其控制装置处理输入数控指令和检测系统反馈数据后，送伺服驱动单元数字控制板，经放大器控制电机运转．模型用带扰动观测器补偿的滑模变结构控制。对控制函数切换并受滑动模态控制．由伺服电机转子坐标系电压方程建立的伺服系统数学模型。以电机动态角度期望值和实际角度值描述角误差和角速误差．滑模控制器输入结构为滑模等效控制项、切换控制项、扰动前馈补偿项，其控制参数在线性切换函数中引入积分环节，通过滑模等效条件推导出等效控制，即可得出具有扰动补偿的控制模型．Matlab仿真表明对外在扰动有较强鲁棒性．     

考虑驾驶仪动态特性的多飞行器编队构型控制方法

针对多枚飞行器的空间编队构型控制问题，综合考虑外部扰动和飞行器驾驶仪一阶动态特性，基于虚拟结构法设计了有限时间收敛的控制律。基于微分几何理论，对飞行器的非线性运动方程进行了精确的线性化处理，得到了解耦的双积分系统；建立了飞行器的跟踪误差矢量模型，采用滑模扰动观测器估计系统扰动，设计了一种新颖的二阶滑模控制律，可保证编队系统渐近收敛并在期望时刻形成最终构型；结合飞行场景，为满足对远距离目标的定位需求，给出了所需满足的空间构型约束条件，并得到了各飞行器在弹目视线坐标系下的期望终端位置矢量。仿真结果表明，所提控制方法可有效消除系统干扰和驾驶仪动态特性的影响，实现视线系下系统构型的高精度控制，蒙特卡洛仿真则进一步验证了控制方法的鲁棒性。     

混沌细胞神经网络的自适应同步及其在保密通信中的应用

针对具有时变时滞和扰动的混沌细胞神经网络的同步问题,提出一种自适应同步方法。利用Lyapunov稳定性理论、Barbalat引理和自适应控制方法,给出易于实现的自适应同步控制律,实现了误差系统的全局渐近稳定。所得自适应同步控制律具有一定的鲁棒性。最后利用混沌掩盖技术将研究结果应用到保密通信中。数值仿真结果表明,该方法所设计的自适应控制律具有良好的控制效果。     

基于神经网络的 PMSM 分数阶积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速控制性能,在分数阶积分滑模控制策略的基础上,设计一种基于神经网络的 变阶次分数阶积分滑模控制策略。利用分数阶积分随时间缓慢衰减的特性来增强系统的鲁棒性,通过指数趋近律削 弱滑模面的抖振现象,分析了分数阶阶次对系统动态性能的影响,引入 RBF 神经网络对滑模面函数中的分数阶积分 阶次进行动态调节,提高了系统的综合性能。仿真结果表明：与固定阶次的分数阶积分滑模控制相比,该控制方法 有利于取得更好的动态跟踪性能和稳定精度。     

基于滑模变结构的无人直升机着舰控制研究

针对无人直升机着舰的特殊性,克服系统摄动、未建模动态及大气紊流的影响,提高舰载无人直升机着 舰的安全性和精度,基于滑模控制的方法分别设计了着舰控制系统的轨迹跟踪控制律和姿态控制律。采用基于输出 有界的twisting 控制器,通过轨迹跟踪算法保证生成有界的期望姿态角和总距;姿态部分采用小扰动线性化后的姿 态回路控制方程,设计了模型参考自适应滑模控制器,通过自适应项抵消外界干扰造成的误差,利用Lyapunov 稳定 性理论证明了系统的稳定性和跟踪误差收敛;通过仿真进行了实验验证。验证结果表明：所设计的控制器能够满足 无人直升机抗扰动和模型参数摄动的要求,并且设计方法简单,鲁棒性强,易于工程实现。     

无人炮塔火力线跟踪神经滑模控制

针对无人炮塔火力线跟踪动力系统中存在的火力瞄准机构运动使系统动力参数摄动和火炮射击时冲击使系统输入存在外部干扰问题,提出了一种神经滑模控制策略。采用非奇异终端滑模面保证系统状态能够在有限时间内到达滑模面和平衡点;采用径向基函数神经网络自适应地补偿系统摄动和冲击干扰,保证滑模控制在滑模面的运动。应用李亚普诺夫稳定性判据证明了控制器稳定性和火力线跟踪误差收敛性。仿真结果表明,通过神经网络的在线学习实现了火力线位置精确和鲁棒跟踪,并充分抑制了滑模控制中的抖振现象。该方法是有效的。针对无人炮塔火力线跟踪动力系统中存在的火力瞄准机构运动使系统动力参数摄动和火炮射击时冲击使系统输入存在外部干扰问题,提出了一种神经滑模控制策略。采用非奇异终端滑模面保证系统状态能够在有限时间内到达滑模面和平衡点;采用径向基函数神经网络自适应地补偿系统摄动和冲击干扰,保证滑模控制在滑模面的运动。应用李亚普诺夫稳定性判据证明了控制器稳定性和火力线跟踪误差收敛性。仿真结果表明,通过神经网络的在线学习实现了火力线位置精确和鲁棒跟踪,并充分抑制了滑模控制中的抖振现象。该方法是有效的。     

基于干扰观测器的弹丸协调器电液伺服系统自适应滑模控制

针对弹丸协调器电液伺服系统中存在非匹配不确定性和参数不确定性问题,提出一种基于干扰观测器的自适应滑模控制策略。采用干扰观测器估计系统中的非匹配不确定性,通过Lyapunov稳定性理论证明干扰观测器的稳定性,并将其引入新型积分滑模切换函数的设计中,使控制器能够对非匹配不确定性提供有效补偿,提高控制精度。为了降低系统参数不确定性的影响,在滑模控制器设计中引入自适应律以保证控制器的动态性能,并对控制器的全局稳定性进行了证明。实验结果表明：采用的干扰观测器和自适应律能够准确描述系统特性;基于干扰观测器的自适应滑模控制器能够满足期望轨迹的跟踪要求,使设计的控制器在不同工况下均具有较好的动态跟踪特性和稳态精度,并具有较强的鲁棒性。     

被动式电液力伺服系统的自适应反步滑模控制

针对被动式电液力伺服系统存在固有的多余力矩、控制伺服阀的非线性以及参数时变性问题,提出一种自适应反步滑模控制策略。建立系统的非线性状态空间方程;基于反步控制理论思想,通过3步递推法设计系统的反步控制器;在反步法递推的第3步结合滑模控制方法,选择合适的Lyapunov函数,给出系统不确定参数的自适应律,设计出非线性自适应反步滑模控制器,并利用Lyapunov稳定性定理对所设计的控制器稳定性进行证明。仿真和实验结果表明,该控制器能够有效地抑制多余力矩,并且对参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性。     

基于扰动观测器的机载光电稳定平台自适应指数时变滑模控制

针对考虑载机干扰、摩擦力矩和参数不确定性等扰动因素影响的机载光电稳定平台高精度控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应指数时变滑模控制方法。该方法利用非线性扰动观测器观测系统的聚合不确定性,用来抵消外界扰动和参数不确定性对系统的干扰。在此基础上,设计自适应指数时变滑模控制器,实现了光电稳定平台伺服系统在残余聚合扰动影响下的期望角位置转动的全局鲁棒控制,该方法不需要确定聚合不确定性的上界信息,同时避免了普通自适应滑模的切换增益过度自适应问题,最终通过李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,系统角位置最终渐近收敛到期望角位置。数值仿真和样机测试结果表明,在外界扰动和参数不确定性的影响下,该方法能够实现系统的高精度角位置控制。     

防空火箭炮递阶控制策略设计

针对防空火箭炮运行时负载与参数大范围变化的特点,结合递阶控制理论,设计一种两层改进型递阶控制策略。其中,决策级根据火箭炮的运行状态计算实时转动惯量,实时控制级采用二阶滑模控制器,能在满足系统指标的前提下平滑控制输入曲线、有效抑制系统参数摄动与外部干扰。计算机仿真和实验表明,使用该控制策略,系统具有较好的鲁棒性与动态响应性能。     

火箭炮交流伺服系统全局滑模控制

针对某火箭炮位置伺服系统参数变化范围大,冲击力矩强等特点,提出了一种全局滑模控制方法,并结合伺服系统数学模型对其进行了稳定性证明,同时对于控制律中的高阶微分项,引入微分估计器来获取其高精度估计值。仿真结果表明,该控制方法不仅能够有效抑制抖振,保证系统的响应速度和控制精度,并且对参数摄动和负载扰动具有很强的鲁棒性。     

基于连续2阶滑模的带碰撞角约束制导律设计

针对导弹拦截移动目标的要求,将滑模干扰观测器和一种新颖的连续2阶滑模方法相结合,设计了一种满足碰撞角约束的鲁棒性制导律。将目标加速度视为干扰项,基于超扭曲算法设计2阶滑模干扰器对其进行估计;不同于广泛使用的边界层方法,该方法可以在满足控制精度的前提下有效地避免抖振问题。通过使用Lyapunuov稳态标准,给出了该闭环制导系统有限时间内稳定的严格证明。理论分析和数值仿真结果表明,所提出的方法可以满足大范围碰撞角的约束,并能取得较高的目标拦截精度。     

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制,先采用时变滑模变结构控制,通过设计动态滑模面,系统的任意初始状态一开始就处于系统的滑模面上,使系统对内部参数变化和外部干扰均具有全局鲁棒性.然后设计智能模糊控制器,使整个系统的鲁棒性在线调整,不仅增强了全局抗干扰能力,而且有效消除系统的抖振现象.