坦克炮控系统自适应模糊滑模控制方法

针对坦克炮控系统这一类非线性和不确定性的复杂对象控制问题,提出一种自适应模糊滑模控制方法.采用滑模控制与模糊逻辑相结合的方法,滑模开关函数的绝对值作为输入组成一维模糊逻辑推理器,它的输出用以在线调整一维模糊控制器的输出增益,依据Lyapunov稳定定理获得最终的控制量.系统中的滑模控制器保证了系统的快速跟踪性能;而模糊控制器抑制了闭环系统的各种扰动,在不牺牲系统鲁棒性的同时达到削弱抖振的目的.从理论上证明了系统的稳定性,并且通过仿真验证了该结果.仿真结果表明,该设计方法大大优于经典设计,而且结构简单,易于设计,为炮控系统实际设计提供了一种可行的方法.     

考虑输入饱和的挠性航天器姿态容错控制与振动抑制

针对挠性航天器姿态机动过程中存在模型参数不确定性、外部干扰、执行机构故障、输入饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量的问题,从被动容错控制角度出发,提出了一种抗饱和容错控制与振动抑制策略。首先,构造挠性模态观测器对挠性模态变量及其变化率进行观测。然后,将系统不确定、外部扰动、执行器故障和控制器输出超出执行机构饱和部分作为复合干扰,采用二阶非线性干扰观测器对其进行估计并进行有效的补偿。该方案能够实现执行机构饱和约束和失效故障条件下的姿态容错控制,并能抑制挠性结构的振动。利用李雅普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性,最后通过数值仿真验证了该控制方法的有效性。     

基于高阶滑模观测器的PMSM容错控制

针对电动汽车安全行驶问题,提出了一种基于高阶滑模观测器的电动汽车用永磁同步电机(PMSM)故障容错控制策略。基于PMSM模型,设计了一种高阶滑模观测器,并对观测器的有限时间收敛性进行了证明。然后基于转速传感器故障模型、高阶滑模观测器和重构策略设计了PMSM驱动系统的故障容错控制器。最后,基于小功率PMSM驱动系统试验平台开展了相关试验,试验结果验证了新型控制策略的有效性。     

基于全局滑模的自适应电力系统混沌容错控制

当电力系统参数变动或遭受扰动后,系统极易进入局部混沌振荡状态,局部的功角振荡可能会演化为大范围的系统振荡,最终可能造成系统解列等严重后果。因此,抑制电力系统的局部混沌振荡状态具有重要意义。为抑制七阶系统的混沌状态,增强系统的抗扰能力,采用扩张观测器对系统发电机侧与负荷侧的系统项进行观测,设计了基于全局滑模的容错控制器。该文考虑了发电机侧遭受扰动与负荷侧控制器故障的情况。为减少系统在扰动下的最大偏差与稳态误差,并补偿控制器故障导致的输出幅值损失,设计了基于全局滑模的自适应容错控制器。仿真结果表明,当系统分别遭受传输故障、阶跃扰动及控制器故障时,系统在基于自适应全局滑模的容错控制器的作用下均能有效收敛至目标轨道。     

基于滑模变结构控制的感应电机系统容错控制

速度传感器是感应电机控制系统中重要且脆弱的环节。提出了一种容错控制策略。利用滑模变结构控制理论建立滑模磁链观测器,基于等效控制原理,利用该观测器设计速度估计器重构转速。通过速度估计器对速度传感器进行状态监测。当传感器故障时,隔离传感器,利用估计转速作为系统的反馈,保证系统连续运行,从而实现速度传感器故障时对电机系统的容错控制。仿真验证了该方法的有效性。     

基于补偿滑模神经网络的某炮控系统位置控制

针对某炮控系统存在较强的非线性和不确定性特征,提出了基于补偿滑模的自组织神经网络控制策略。引入了补偿滑模面设计方法,构成了自组织神经网络控制器和辅助补偿器。自组织神经网络控制器由Hermite多项式、变结构神经网络和神经元参数自学习算法构成,其减小了计算复杂度,提高了自适应能力;梯度下降法对神经网络的参数进行自学习,提高了系统的收敛速度;辅助补偿器的引入进一步减小了系统稳态误差,满足了该炮控系统的基本指标要求,保证了系统在Lyapunov意义下的稳定性和鲁棒性。半实物仿真试验表明:该控制策略有效地提高了系统的控制精确度和鲁棒性,减小了外界干扰对系统性能的影响。     

主动磁轴承系统的自适应滑模控制

本文针对磁轴承系统的结构参数具有时变性,为典型的复杂非线性系统的特点,将自适应控制和滑模控制相结合,设计了一种能实时跟踪系统结构参数变化的自适应滑模控制器,并应用到单自由度磁悬浮轴承控制系统,使得系统的性能达到最优或近似最优。以单自由度磁轴承控制系统为研究对象,建立了基于自适应滑模控制的仿真模型,构建了以PC为上位机,TMS320F2812型DSP为下位机的实验平台。仿真与实验结果表明,自适应滑模控制器不但能削弱常规滑模控制中的固有抖振,而且具有更好的鲁棒性和快速性,满足磁轴承系统实时控制的要求。     

火电厂热控系统的容错设计

通过对热控系统故障导致机组跳闸的原因分析，提出采用容错设计提高热控系统可靠性的观点。讨论了冗余配置、逻辑优化、信号鉴别、坏值剔除、容错控制、软测量技术与故障诊断等几种容错设计方法。     

基于模糊滑模控制的容错系统伺服控制器设计

六相永磁容错电机因故障需缺相运行时,传统的控制方式要改变控制器和剩余相电流,系统才能正常运行.基于模糊切换增益调节的滑模控制,为该电机驱动的电力作动系统设计了一个伺服控制器.该控制器允许电机模型不精确,电机缺相运行时,无需改变控制器参数,而只需改变各相电流的幅值和相位.仿真结果表明,系统正常运行时性能良好;缺相运行时,不改变控制器参数,系统保持正常状态的性能.     

基于滑模重构观测器的伺服系统容错控制律设计

针对同时存在执行器及传感器故障情形的伺服系统,提出了基于滑模观测器的主动容错控制律设计方法。在简要分析系统故障模型的基础上,采用添加滤波器方法,将原系统等效虚拟转化为只包含执行器故障的系统模型。然后基于线性矩阵不等式给出了滑模观测器解算方法,得到了故障重构值并设计了容错控制律。最后开展了仿真算例分析,验证了所提方法的有效性。     

航天器姿态跟踪系统自适应滑模控制

针对刚体航天器存在外部有界干扰问题,结合自适应控制方法和滑模控制方法的优点,提出并设计了自适应滑模控制器。由于引入自适应律可以实现对外部干扰的在线估计,提高了控制律对外部干扰适应能力,体现了用自适应滑模方法设计的控制器对外部干扰的鲁棒性。将经典滑模控制器中的符号函数用双曲正切函数替换,消除了系统产生的抖振。最后将设计的控制器应用于航天器姿态跟踪控制中,并用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的渐进稳定性,仿真结果表明该方法对系统外部干扰的影响具有良好的鲁棒性,设计的该控制策略可以实现高精度航天器姿态跟踪控制。     

无源高阶终端滑模控制双馈风力发电系统

为了简化双馈风力发电系统模型并且使得系统具有抗干扰的特性,依据无源性理论和滑模控制理论从能量和鲁棒性的角度研究了变速恒频双馈风力发电系统.首先建立了基于Euler La-grange (EL)方程的双馈风电系统数学模型,使得双馈风电系统分解为电气和机械两个无源子系统的反馈互联.在设计控制器时只需考虑电气子系统,而机械子系统是一个能量耗散系统,通过选择适合的参数可以保证稳定,因此简化了控制算法.针对速度环响应速度慢,鲁棒性差的问题设计了高阶非奇异滑模速度控制器.仿真结果表明了所提控制算法简单有效,能够保证风力发电系统输出恒定频率的同时,电机转速也能快速的跟踪参考转速,提高了整个系统的动静态性能.     

多机器人的积分滑模编队控制

以一组非完整约束两轮机器人为研究对象,提出了具有非匹配不确定性的移动机器人系统的积分滑模编队控制。在单个机器人运动学模型的基础上,考虑机器人自身参数变化、打滑和侧移等不确定性的影响,采用领航-跟随机制,建立了编队系统的动力学模型。该动力学模型含有非匹配不确定性,无法应用积分滑模控制的不变性抑制。在合理的假设下,从理论上证明了具有非匹配不确定的编队系统在滑模阶段具有局部渐近稳定性;证明了提出的积分滑模编队控制律能够保证滑模的可达性条件。最后以三个机器人组成仿真实验平台,验证了在非匹配不确定性的了积分滑模编队控制方法的有效性及可行性。     

基于自适应非奇异终端滑模控制的电力系统混沌抑制

在一定条件下,电力系统会产生混沌振荡现象,影响电网的安全稳定运行.对电力系统四阶模型进行混沌振荡的动力学行为分析,并且设计了一种基于自适应非奇异终端滑模控制的控制器.在保证系统实现有限时间内收敛以及不产生奇异性问题的基础上,快速消除了四阶电力系统中的混沌振荡现象.针对四阶电力系统模型中阻尼系数和机械功率通常具有不确定性...     

全滑模变结构控制系统

提出了一类具有全程滑动模态的变结构控制系统，使系统在响应的全过程都具有鲁棒性，克服了传统的变结构控制中到达模态不具有鲁棒性的缺点，提供了非线性系统切换函数设计的一种有效方法。文中给出了详细设计步骤，并对倒立摆模型设计了全滑模控制器，仿真结果验证了其有效性。     

挠性航天器姿态机动和振动抑制的自适应控制

针对挠性航天器姿态机动控制中存在的参数不确定性、外部干扰、挠性附件振动及挠性模态不易直接测量的问题,提出一种具有干扰抑制的自适应输出反馈机动控制器设计方法.设计中无需忽略挠性附件和中心刚体的耦合,利用挠性附件固有物理特性构造一种结构简单的开环模态观测器,然后用以此获得的模态估计信息及可测量的姿态四元数和角速度信息,基于...     

水轮机调节系统的Terminal滑模控制

针对水轮机调节系统的不稳定运行会引起发电机组稳定性破坏的问题,鉴于对其要求的日益提高与其控制困难的矛盾现状,笔者以水轮机调节系统为研究对象,首先采用模块化建模方法,建立了混流式水轮机调节系统的整体非线性数学模型,并分析得到系统各状态变量存在不稳定运动。接着,为了保证系统的可靠稳定运行,基于Lyapunov稳定性理论和有限时间控制理论,笔者提出了一种新的Terminal非奇异滑模面,克服了传统Terminal滑模面的奇异性问题,为水轮机调节系统设计了Terminal滑模有限时间控制器。最后,采用Matlab进行数值模拟,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和快速性,为生产实际中水力发电机组的稳定性控制提供理论依据。     

卷绕系统反演滑模恒张力控制

针对卷绕系统工作时卷料张力波动较大问题,提出了一种基于神经网络区间观测器的反演非奇异快速终端滑模张力控制方法。构建卷绕系统数学模型,利用神经网络逼近卷绕系统中卷料半径、惯量等参数变化部分所引起的随机响应,设计区间状态观测器估计系统转速、卷料张力的上下界。根据估计出的状态值,构建反演非奇异终端滑模控制器,使张力跟踪误差在有限时间内快速收敛到零,有效增强了系统鲁棒性能。仿真实验结果表明,所设计的控制方法使卷料上的张力在1.6 s后达到给定值并保持恒定,相较于常规的滑模控制器和已发表文献中的滑模控制器,其调节时间分别减少了57%和33%,证明了所提出控制方法的有效性和可靠性,满足卷绕设备收卷工艺的要求。     

Accessible-states-based sliding mode control of a variable speeddrive system

This paper presents a suitable control law and a novel method for the implementation of the sliding mode speed control (SLMSC) of a variable speed synchronous motor drive system. The analysis and results presented demonstrate that considerable simplification of design and circuit complexity can be achieved for SLMSC by employing the system states which are accessible or measurable. Both experimental and simulation results are presented to illustrate the potential of the proposed method     

具有抖振抑制特性的机械臂快速滑模变结构控制

摘 要:针对机械臂轨迹跟踪控制中的跟踪速度和抖振2个方面,提出了一种基于新型滑模面和模糊幂次趋近律的滑模变结构控制策略.对传统滑模面的特性进行了分析和比较,设计了一种快速非线性滑模面,其收敛速度优于快速终端滑模面,提高了滑模变结构控制滑动运动阶段的收敛速度.依据模糊控制理论,设计了一种模糊幂次趋近律,在保证抖振抑制效果的前提下,提高了系统的趋近运动速度.仿真结果证明了所提控制方法的有效性和可行性.