农用拖拉机的自适应二阶滑模路径跟踪控制

针对农用拖拉机在未知扰动影响下的路径跟踪控制问题,本文提出了基于自适应二阶滑模和扰动观测技术的路径跟踪控制策略.首先,建立含有未知扰动项的路径跟踪偏差模型,通过利用自适应控制和改进的加幂积分技术,构造自适应二阶滑模路径跟踪控制方法,该控制方法削弱了滑模控制中存在的抖振影响.其次,为了解决大扰动下控制增益调整过度的问题,通过将鲁棒精确微分器和自适应二阶滑模控制结合,构造复合的路径跟踪控制方法.严格的Lyapunov分析表明横向偏差和航向偏差均在有限时间内稳定到原点.最后,仿真结果验证了本文设计的制导方法能够保证农用拖拉机快速且稳定地跟踪上任意弯曲的参考路径.     

滑动变量受限情况下的二阶滑模控制设计

在实际系统中状态受限普遍存在,因此考虑状态受限下的控制设计问题具有重要的理论意义和工程价值.本文考虑了滑动变量受限情况下的二阶滑模控制设计问题.首先,在不考虑滑动变量受限的情况下,基于Lyapunov方法,给出了一种新的二阶滑模控制器构造方法,并严格证明了在该控制器的作用下滑动变量将在有限时间内稳定到平衡点.其次,考虑滑动变量受限情况,证明了在受限区域内存在一个与控制参数相关的吸引域,使得当初始状态在该吸引域内时其相轨迹不会逃离它.最后,状态受限情况下倒立摆系统的控制设计验证了该算法的有效性.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机转速环连续螺旋控制

针对传统矢量控制策略在保持系统动态性能的基础上无法消除系统扰动的问题,为进一步提高系统的控制精度及抗扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的连续螺旋滑模控制(Continuous Twisting Sliding Mode Control, CTSMC)方法。首先,该方法以双闭环矢量控制结构为基础,在转速环部分采用连续螺旋控制方法,与传统控制方法相比,可以将误差收敛到一定的区域,不仅提高了负载扰动的鲁棒性,还有效减少了系统的抖振。其次,在此控制器的基础上加入扩张状态观测器,估计系统的总扰动,并将此信号用于前馈补偿,以进一步提高系统的动态性能。最后,利用Lyapunov稳定性理论进行了闭环稳定性分析。通过仿真和实验,验证了基于扩张状态观测器的连续螺旋滑模控制方法的正确性及可行性。