纠缠混沌系统的比例积分滑模同步

基于滑模控制研究纠缠混沌系统的滑模同步与比例积分滑模同步,利用滑模及比例积分滑模方法设计滑模面和控制器,采用滑模等速趋近律,根据Lyapunov稳定性理论对系统轨线在滑模面及不在滑模面运动两种情形进行分析,在设计的滑模面和控制器的共同作用下可使误差系统在有限时间内趋近于坐标原点,得到系统取得滑模同步和积分滑模同步的两个充分条件。研究表明:选取适当的控制器与滑模面,纠缠混沌系统的主从系统取得滑模同步和积分滑模同步。     

分数阶Victor-Carmen混沌系统的自适应滑模控制

根据分数阶微积分的相关理论利用自适应滑模控制方法研究分数阶Victor-Carmen混沌系统的滑模同步控制问题,设计分数阶滑模函数并给出控制器的构造,利用Lyapunov稳定性理论给出严格的数学证明,得到系统取得滑模同步的两个充分性条件。研究结果表明:选取适当的控制律以及滑模面下,分数阶Victor-Carmen系统取得混沌同步。数值算例表明该方法有效。     

一类非线性混沌系统的自适应滑模同步

基于自适应滑模控制方法,研究一类非线性混沌系统在模型不确定和外部扰动的情况下的同步问题。设计一种新的非奇异终端滑模面,并证明其稳定性。利用Lyapunov稳定性理论,推导出一种滑模控制律,将误差系统轨迹驱动到滑模面上,保证滑模运动的发生。应用上述控制方案得到一类带有模型不确定性和外部扰动项的整数阶及分数阶非线性混沌系统的同步。以分数阶Victor-Carmen系统为例进行数值仿真,验证了本研究提出的滑模控制技术的适用性和有效性,并验证了本研究的理论结果。     

有限时间收敛的滑模自适应控制器设计

针对一类非线性不确定系统不确定边界未知但有界的情况,提出一种设计滑模自适应控制器算法。利用几何齐次性理论和积分滑模面设计了滑模自适应控制器,使其能够在有限时间内镇定,并设计相应自适应律估计控制增益,利用Lyapunov理论分析证明了闭环系统能在有限时间镇定。最后,仿真实例验证了所设计的滑模自适应控制器在不确定的情况下具有鲁棒性和自适应性。     

基于粒子群优化的板球系统双闭环滑模控制

板球系统是高阶、开环不稳定的非线性系统,本文基于板球系统简化模型,结合Lyapunov稳定性原理,在双闭环控制方案的基础上,设计滑模变结构位置控制器,并使用粒子群算法对滑模界面参数和滑模趋近律参数进行优化,提高了控制精度,减消了滑模抖振。仿真实验表明,与传统双闭环PID控制相比,滑模变结构控制算法响应速度更快,达到稳定状态时间更短,具有更好的跟踪与鲁棒性能。     

板球系统自适应解耦滑模控制

针对非线性板球系统中小球的镇定和跟踪控制问题,提出了一种采用结合系数的自适应解耦模糊滑模控制器设计方法。将板球系统分解成4个子系统,分别对每个子系统定义了滑模面,利用结合系数将滑模面结合,基于Lyapunov稳定性理论,构造了自适应模糊规则来调节滑模结合系数,从而实现了板球系统的稳定控制,并避免了复杂的计算。本文对所提出的控制方法进行了板球系统的仿真实验验证。仿真结果表明,此方法能够较好地实现非线性不确定系统的镇定控制和轨迹跟踪问题。     

欠驱动船舶路径跟踪神经元自适应迭代滑模控制

针对模型存在参数不确定以及遭受未知外界干扰的欠驱动船舶路径跟踪控制问题,本文提出一种基于Lyapunov稳定性的神经元自适应迭代滑模控制方法。该方法根据路径跟踪偏差信息构造出四阶非线性迭代滑模面,利用最高阶滑模面构建Lyapunov能量函数,并得到满足系统渐近稳定性条件的一个误差函数,进而采用Adaline单神经元设计自适应控制器,且结合最小二乘法推导出使误差函数收敛的神经元权重在线学习算法,可避免对模型参数不确定项和外界干扰进行估计。将设计的控制器应用于5446TEU集装箱船模型进行仿真,结果表明控制系统能有效地处理模型参数摄动及风浪干扰,具有强鲁棒性,且与迭代滑模控制器相比所得控制舵角输出更加平滑有效。     

控制力矩受限的卫星姿态有限时间鲁棒控制算法

为了解决在卫星姿态控制问题中经典滑模控制器所存在的收敛速度慢、指数收敛的缺陷,同时为增强控制器对外部干扰与系统不确定性的鲁棒性,提出了一种对系统模型具有鲁棒性的快速收敛有限时间控制算法.针对传统滑模面角速度下降过快导致的收敛速率慢的缺陷,基于Lyapunov方法设计了一种具有三段式结构的有限时间滑模面,提升收敛速率并保证稳态精度,同时利用欧拉轴的特性消除有限时间控制中的奇异性问题;通过引入符号函数项,解决系统转动惯量的不确定性与外部干扰力矩问题;通过放缩控制律中的比例项解决控制力矩受限的问题;通过Lyapunov函数证明本文提出的控制律的有限时间稳定性,同时给出系统收敛的时间估计.理论分析与仿真结果均表明,提出的控制算法能够在大幅提升收敛速率的同时保证稳态精度.同时也表明了提升系统性态的关键是规划姿态角速度,即通过合理设计滑模面与期望角速度曲线可以实现提升系统收敛速率与鲁棒性的目的.     

分数阶情绪模型的终端滑模控制混沌同步

应用驱动-响应同步方法,研究一类分数阶情绪模型的终端滑模混沌同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分的相关知识,构造一种非奇异的终端滑模面,通过设计连续的终端滑模控制器,给出主从系统在有限时间内快速实现混沌同步的设计方案。理论分析和仿真计算结果证明了这种控制方法的有效性。     

欠驱动水面船舶的有限时间航迹跟踪控制

针对欠驱动水面船舶的快速航迹跟踪控制问题,本文设计了一种基于终端滑模控制方法的分散控制器。通过引入辅助线性滑模面进行切换控制,避免了传统终端滑模面中状态可能为零而导致控制无穷大的奇异问题,且使欠驱动水面船舶能够在有限时间内快速跟踪并保持期望的轨迹。本文结合有限时间稳定性理论证明了终端滑模控制方法具有限时间收敛作用这一特性;借助Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明:该算法控制效果良好,且对外界环境干扰具有一定的鲁棒性能。     

电动负载模拟器的新型速度全局滑模控制

为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器(Electric load simulator, ELS)对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出了一种适用于速度控制的新型全局滑模控制方法,以改善系统的动态性能和稳定性.速度环采用基于加权积分切换增益的全局滑模控制,选择动态滑模面并设计相应的控制律实现连续切换控制,改善系统动态性能.利用Lyapunov函数进行了稳定性分析,在稳定性分析的基础上,进一步设计了滑模观测器进行加载力矩的前馈补偿和速度估计.最后,通过Simulink仿真验证了该速度控制器的有效性.     

一类不确定随机线性系统的滑模变结构控制

针对一类随机线性系统中模型参数不确定的情况,充分考虑到系统状态的相互作用,通过鲁棒控制理论确定滑动面,设计了满足一定状态性能指标的滑模控制律.首先对不含控制量的子系统在不确定的情况下设计了鲁棒反馈控制律,获得了随机稳定的闭环控制子系统;再根据滑模变结构控制理论得到最终的控制律,并在随机系统满足随机I^to微分的前提下,基于Lyapunov方法证明了滑模的可达性和不确定随机系统闭环鲁棒稳定性.数字仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于ESO的全驱动船舶递归滑模动态面输出反馈控制

全驱动非线性船舶轨迹跟踪控制问题存在模型参数不确定和外部扰动未知的双重不确定性,仅位置和艏向可测,对此提出基于非线性三阶扩张状态观测器(ESO)的递归滑模动态面输出反馈控制.通过非线性三阶ESO观测船舶实时速度,估计和补偿系统不确定项,完成对船舶实时位置和艏向的滤波,提出递归滑模动态面输出反馈轨迹跟踪控制算法来保证跟踪控制系统的稳健性和稳定性,利用Lyapunov理论证明控制系统一致最终有界,并仿真验证理论结果.     

四旋翼飞行器滑模控制的稳定性分析

研究了四旋翼垂直飞行器稳定姿态的控制问题.针对控制对象的典型欠驱动特征,提出了变结构滑模控制方案,有效实现了系统的鲁棒控制.设计滑模控制面后,基于Lyapunov方法证明了所提控制律的稳定性,保障了系统状态的有效收敛,进一步采用饱和函数法设计边界层厚度以降低开关控制切换时带来的抖振影响.仿真分析结果表明,所提滑模控制方案可实现四旋翼直升机的平稳姿态控制.     

四旋翼飞行器有界输出控制

为了改善四旋翼飞行器实际起飞时超调过大问题,提出了一种基于障碍Lyapunov函数的有界输出控制方法。该方法采用障碍Lyapunov函数与滑模控制相结合设计控制器,利用障碍Lyapunov函数将传统滑模面约束在一定的范围内,从而来保证四旋翼飞行器输出保持在一定的范围内。仿真和实验结果表明:本方法不仅能使系统的实际输出值y_1跟踪上期望输出值y_(1d),还能够使实际输出值y_1始终保持在预先设定的范围内,即|y_1|k_c,k_c为正常数.     

变时滞不确定广义Markovian跳系统的滑模控制

针对一类含有变时滞和非匹配不确定参数的随机广义Markovian跳系统,提出一种滑模控制的方案。首先构造不带跳变的切换函数,利用线性矩阵不等式给出该系统随机鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,为使闭环系统的状态轨迹在有限时间内到达切换面,利用Lyapunov稳定性方法设计了滑模控制器及切换规则;最终使闭环系统产生稳定的滑动模态。数值算例验证了该方法的有效性和可行性。     

一种自适应滑模观测器的感应电动机转速辨识研究

在感应电动机无速度传感器矢量控制系统中,针对滑模观测器存在的转速抖振与辨识精度低的问题,设计了一种基于分段函数的自适应滑模观测器.首先,该观测器利用定子电流实际值与观测值的误差来构造滑模面,并使用了具有独立增益的分段函数作为电机观测模型的校正项,观测器的稳定性由李雅普诺夫理论(Lyapunov)证明.然后,以滑模趋近律...     

分数阶Brussel系统混沌同步的三种控制方案

基于分数阶微积分理论,提出三种同步控制方案使分数阶Brussel系统的误差系统收敛到平衡点。第一种控制方案通过设计适当的控制器,利用Mittag-Leffler函数得到误差系统的收敛性。第二种控制方案引入了分数阶的滑模面,利用分数阶Lyapunov 稳定性理论和滑模控制方法,得到分数阶Brussel主从系统的混沌同步。第三种控制方案充分考虑系统的不确定性和外部扰动,设计一个新型趋近律,利用分数阶终端滑模控制方法使误差系统快速收敛到平衡点。研究表明,选取适当的控制器,分数阶主从Brussel系统可以达到混沌同步。通过数值算例说明所提出的三种控制策略的有效性和适用性,并验证了本研究的理论结果。     

多刚体滑模姿态协调控制

本文研究了多刚体分布式姿态协调控制问题．基于图论和滑模控制理论,针对修正罗德里格参数描述的姿态跟踪控制系统,设计了滑模姿态协调控制律．首先引入图拉普拉斯矩阵,采用Lyapunov稳定性分析方法设计了滑模面．然后在干扰存在时设计了滑模姿态控制算法,并在转动惯量不确定存在时研究了控制算法的鲁棒性．最后对给出的算法进行了数值仿真,其结果验证了所提出的多刚体滑模姿态协调控制算法的可行的、有效的．     

电机转速环节Super-Twisting算法二阶滑模控制律设计与研究

针对电机转速环节,研究了以Super-Twisting算法(STA)为基础的转速闭环二阶滑模控制律设计方法,无需对转速求导或求解转速极值。利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性,并分析了系统中比例滑模项对系统收敛的稳定性和快速性的影响,以及不同类型比例滑模项的共同点与区别。仿真结果表明,在STA基础上人为增加比例滑模项可以提高系统的收敛速度,而不受系统工作状态影响,并且不改变系统的STA二阶滑模特性。由于各种电机都具有统一的转子运动方程,因此,研究结果对各种电机的转速环节二阶滑模闭环控制具有通用性。