一类非线性直升机模型的滑模降阶控制器设计

针对带有交叉耦合的多输入CE150直升机模型,研究了一类多输入仿射非线性系统的控制设计问题,基于滑模变结构控制理论,采用了一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法,即反复运用变结构控制理论,对一类高阶的仿射非线性系统,构造了合适的微分同胚变换函数,把初始高阶系统降至低阶系统,并构造了变结构控制律,再利用当前级和上一级控制输入的映射关系反推出初始系统的控制输入.通过CE150直升机模型仿真结果表明,该方法有效可行.     

滑模变结构理论在船舶柴油机燃油温度控制系统中的应用

为了实现对双输入非线性温度系统的控制,建立了船舶柴油机燃油温度系统的数学模型,并把该模型当作一类仿射非线性系统进行研究。运用滑模变结构控制理论,设计了一种针对仿射非线性系统的滑模控制器,实现了双输入双输出非线性耦合温度系统的控制。通过在组态王(KINGVIEW)环境下编制控制软件,实现了对柴油机高、低温燃油的温度控制。实验的结果显示了滑模变结构控制算法优于PID控制,并且有自适应能力强,动态、静态品质优良,鲁棒性好的特点。     

一类非匹配不确定非线性系统的鲁棒跟踪控制制

针对一类半严格反馈型不确定非线性系统,提出一种鲁棒反演滑模变结构控制方法.采用反演控制方法设计了使前n-1阶子系统稳定的虚拟控制律,抑制非匹配不确定性的影响;在第n步设计了一种连续可导的滑模变结构控制律,消除控制抖振,实现了对存在未知不确定性及扰动系统的鲁棒输出跟踪.通过Lyapunov定理证明了闭环系统所有信号最终有界.仿真结果验证了该方法的有效性.     

一类输入受限的不确定非仿射非线性系统二阶动态terminal 滑模控制

针对一类输入受限的不确定非仿射非线性系统跟踪控制问题, 提出一种二阶动态terminal 滑模控制策略. 在不损失模型精度, 并考虑系统输入饱和受限的前提下, 给出一种适用于全局的不确定非仿射非线性系统近似方法. 提出小波小脑模型干扰观测器设计方法, 实现复合扰动的有效逼近. 构造辅助系统分析输入饱和对跟踪误差的影响. 通过构造基于PI 滑模面的terminal 二阶滑模面, 给出二阶动态terminal 滑模控制器设计过程, 克服了传统滑模的抖振问题. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

基于干扰观测器的不确定非线性系统终端滑模控制器设计

考虑系统遭受复合干扰影响,针对一类不确定非线性系统的控制问题展开研究.首先,提出一种n阶超螺旋干扰观测器,对系统干扰进行估计;然后,结合系统的结构特点和滑模控制理论构造积分滑模面,并与二阶快速终端滑模控制理论相结合,设计基于干扰观测器的滑模控制器,通过引入反曲函数降低抖振,利用Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性;最后,将该方法应用到磁悬浮系统的稳定性控制并进行仿真实验,结果表明了所提出方法的有效性.     

不确定非线性系统的高阶滑模控制器设计

针对一类不确定非线性SISO系统,结合系统有限时间稳定理论与积分滑模控制理论,提出了一种新的高阶滑模控制器设计方法,改善了现有高阶滑模控制中存在的缺陷.积分滑模保证了系统初始时刻就具有抗扰能力,同时采用有限时间稳定观测器实现了高阶滑模的输出反馈控制.仿真结果表明该控制器可使系统在有限时间内收敛,并有效地减小了系统抖振.     

基于自适应模糊滑模控制的分数阶混沌系统的投影同步

基于模糊控制理论和滑模控制理论以及自适应控制理论,研究了一类含有外部扰动的不确定分数阶混沌系统的混合投影同步问题.提出了一种自适应模糊滑模控制的分数阶混沌系统投影同步方法.模糊逻辑系统用来逼近未知的非线性函数和外部扰动,并且对逼近误差采用了自适应控制,同时构造了一种具有较强鲁棒性的分数阶积分滑模面.应用分数阶Barbalat引理设计了自适应模糊滑模控制器和参数自适应律.最后数值仿真结果验证了所提控制方法的有效性.     

滑模控制及其在柔性臂轨迹控制中的应用

变结构控制系统是一类特殊的非线性控制系统,滑模控制就是其中一种。滑模控制对系统参数及扰动的变化反应迟钝,具有很强的鲁棒性,该类控制方法特别适合于机械臂系统的控制。本文中采用奇异摄动方法将双连杆柔性机械臂系统分解为慢变和快变两个子系统,并对慢变子系统采用滑模控制方法设计了控制器。采用MATLAB进行的数值仿真结果表明了所设计控制器的有效性;     

非线性系统的反演自适应动态滑模控制

为削弱非线性系统中由滑模控制引起的抖振现象,提出自适应动态滑模控制方案.动态滑模方法是通过设计新的切换函数或将常规滑模变结构控制中的切换函数s通过微分环节构成新的切换函数,该切换函数与系统控制输入的一阶或高阶导数有关,可将不连续项转移到控制的一阶或高阶导数中去,得到在时间上本质连续的动态滑模控制律.该方案利用自适应技术和反演法,设计动态滑模控制器,有效地削弱了系统的抖振.最后仿真结果证明了该方案是正确的.     

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.     

不确定时变时滞系统的自适应全局鲁棒滑模控制

针对一类存在时变状态时滞的不确定性系统, 基于全程滑模的思想, 引入一种带状态时滞项的积分型滑模面, 以消除趋近模态, 实现全程滑模控制; 基于一种新颖的自由权矩阵时滞转换模型, 采用线性矩阵不等式(LMI) 的方法给出并证明了滑动模态稳定的充分条件, 降低了保守性; 结合自适应控制思想设计出自适应滑模控制器, 克服了不确定性以及时变的时滞影响.

     

考虑输入饱和的离散最优积分滑模控制

针对含有匹配有界干扰的线性离散系统, 提出一类最优积分滑模控制算法. 在系统开环极点位于单位圆内(上) 的前提下, 考虑输入饱和, 可以实现系统状态的半全局稳定. 该算法是低增益反馈和积分滑模的有益结合, 通过低增益反馈使输入饱和得到满足, 通过滑模控制增强了系统对干扰的鲁棒性; 另外, 该算法可以使特定的性能指标达到最优, 使系统稳态误差达到??(??²) 的量级. 仿真结果验证了所提出算法的有效性.

     

无刷直流电机转速伺服系统反步高阶滑模控制

针对无刷直流电机转速伺服系统高性能非线性鲁棒控制, 提出一种新型的多滑模反步高阶滑模非线性控制方法. 在控制律设计的每一步都引入二阶滑模Super-Twisting 算法, 无需计算变量导数, 消除了滑模抖振, 并在第1 级子系统虚拟控制律设计中提出一种改进的二阶滑模Super-Twisting 算法. 与传统双闭环PI 控制相比, 能够令系统的动静态性能更好, 转矩脉动更小, 鲁棒性更强; 与标准Super-Twisting 算法相比, 进一步提高了系统对阶跃负载扰动的抑制能力. 最后通过仿真分析表明了所提出方法的有效性.

     

四旋翼无人机SO(3) 滑模变结构姿态控制器设计

为了提高四旋翼无人机SO(3) 控制的动态性能, 对滑模变结构控制在四旋翼无人机SO(3) 姿态控制中的应用进行研究. 首先, 通过对两种四旋翼SO(3) 姿态控制模型进行分析, 确定一种奇异点较少的模型为控制对象; 随后,针对可能出现的控制奇异问题, 设计一种引入调节函数的无奇异积分型滑模面, 得到了滑模稳定性引理; 最后, 利用这种滑模面进行控制器设计和Lyapunov 稳定性分析, 证明了系统全局指数渐近稳定. 仿真结果验证了所提出的设计方案的正确性.

     

永磁同步电机伺服系统模糊分数阶滑模控制

针对传统整数阶滑模控制系统中的抖震问题,结合分数阶理论、模糊逻辑推理和滑模控制技术的优点,提出了模糊分数阶滑模控制策略.将传统滑模控制器中的整数阶切换面推广到分数阶并设计了全控制域滑模面,保证系统在整个控制域都具有较强的鲁棒性.采用模糊逻辑推理算法,实现了开关切换增益的自整定.仿真和实验验证了模糊分数阶滑模控制系统不但能有效地削减抖震,而且能保持滑模控制器对系统外部扰动的全局鲁棒性.     

一类带有变时滞的广义切换系统的滑模控制

研究一类具有非匹配不确定性和变时滞的广义切换系统的滑模控制问题.首先,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,针对每个子系统设计对应的积分型滑模面,给出了每个滑动模态方程鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,设计了滑模控制器及切换规则,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态;最后以仿真实例说明了所提出方法的有效性.     

基于一种新型趋近律的自适应滑模控制

首先, 利用特殊幂次函数和反双曲正弦函数构造一种新型滑模变结构控制趋近律; 然后, 采用该趋近律设计一种自适应滑模控制律, 并证明滑模控制系统误差渐近收敛. 仿真实验表明: 在存在时变转动惯量和摩擦力矩扰动的情况下, 该自适应滑模控制系统具有较高的位置和速度跟踪精度, 并有效减弱了控制输入信号的高频震颤现象; 同时, 采用反双曲正弦函数的自适应律能较好地平滑系统转动惯量估计值, 减小控制输入信号的幅值.

     

一类未知MIMO非线性离散系统的改进自适应准滑模解耦控制

针对一类带有外部扰动的未知MIMO非线性离散系统,提出一种新型自适应准滑模控制算法.该算法基于非参数动态线性化技术,运用高阶滑模控制的思想实现带有扰动系统的二阶准滑模控制.同时,利用扰动解耦技术,在控制器的设计中引入离散扩张状态观测器(DESO)对系统各回路间的耦合以及数据模型的未建模动态进行补偿,以进一步实现多变量系统的解耦,提升控制品质.理论分析和仿真结果说明了所提出方法的有效性和可行性.     

基于双幂次趋近律的滑模控制方法

针对滑模控制中传统趋近律存在抖振、收敛速度慢的问题, 提出一种基于特定双幂次趋近律的滑模控制方案. 双幂次趋近律具有全局快速的固定时间收敛特性, 收敛时间存在与滑模初值无关的上界. 当系统存在有界集总扰动时, 双幂次趋近律能使滑模及其一阶导数在有限时间收敛到稳态误差界内. 仿真分析验证了所提出方法的有效性.