无抖振离散滑模趋近律

针对离散滑模趋近律形式多样且容易产生高频抖振的问题,提出了离散滑模趋近律的一般形式,并给出了无抖振的到达条件及其理论证明,从一般意义上为离散滑模趋近律的设计提供了理论依据。针对满足匹配条件的不确定系统,给出了切换函数收敛域的推导方法,推导了无抖振的最小收敛域。以典型的高氏指数趋近律为例,利用无抖振的到达条件,对其一般形式进行了无抖振改进,验证了所提出方法的有效性。     

无抖振全程滑态离散变结构控制算法

针对离散时间系统的变结构控制问题,对常规离散变结构抖动产生原因的分析,结合全程滑态变结构算法,给出了改进的离散趋近律。仿真结构表明,该方法是可行的,减小了系统的抖动,并从一开始就保证了系统的稳定性。     

无抖振离散准滑模控制

基于对常规离散准滑动模态及其抖振的分析,提出将离散趋近等效控制相结合的控制策略,既保证了趋近模态具有良好品质,又降低了准滑动模态带。该控制策略可避免系统状态步步反向穿越滑动面的抖振运动,从面消除了控制的抖振,并以较少的控制能量获得较好的系统性能。     

基于死区吸引律的离散重复控制

针对周期参考信号下的不确定离散时间系统,提出一种离散重复控制方法,利用死区函数设计新型的吸引律,将干扰补偿、抑制措施“嵌入”吸引律,构造理想误差动态,并基于此导出重复控制器。为了进行具体的控制器参数整定和表征闭环系统的误差动态行为,推导出了稳态误差带、单调减区域和绝对吸引层边界的表达式。所设计的离散重复控制器能够完全抑制周期对称干扰信号,控制器设计方法也适用于常值调节问题的定位控制。数值仿真及在电机伺服系统上的实验结果验证了所提出控制方法的有效性。     

带扰动补偿的无抖振离散重复控制器设计

针对周期离散系统的跟踪控制问题,提出一种有限时间单调收敛的无抖振吸引律,讨论扰动补偿措施并将其嵌入吸引律形成理想误差动态用于设计离散重复控制器.通过分析补偿误差上界说明扰动补偿措施能抑制重复控制未能消除的扰动,通过推导控制器稳态误差带说明吸引律的收敛性可使系统具有鲁棒稳定性.针对伺服电机系统的仿真与实验验证了设计工作的有效性.     

基于椭圆吸引律的离散重复控制

针对离散时间系统的周期轨迹跟踪问题,提出一种基于椭圆吸引律的离散重复控制方法.该方法能有效减小抖振,并通过扰动扩张状态观测技术对系统的未知扰动进行有效抑制,采用重复控制技术对系统中存在的周期扰动完全消除.为了刻画系统误差动态性能,推导出单调减区域、绝对吸引层、稳态误差带的表达式以及系统跟踪误差进入稳态误差带的最大步长.通过数值仿真与直线伺服电机实验,验证所提出控制方法的有效性.     

采用干扰差分补偿的无切换吸引离散时间控制方法

提出一种基于无切换吸引律的离散控制器设计方法,将干扰差分补偿措施嵌入吸引律中构建理想误差动态,依据理想误差动态推导离散时间控制器.所提控制方案既回避了抖振,也能够有效抑制干扰.给出稳态误差带、绝对吸引层、单调减区间和跟踪误差首次进入稳态误差带的最多步数的具体表达式,用以刻画系统跟踪误差瞬态、稳态性能,并指导控制器参数整定.数值仿真与实验结果验证了所提出方法的有效性.     

用于离散滑模重复控制的新型趋近律

针对不确定离散时间系统, 提出一种新型的离散趋近律, 构造理想切换动态, 并基于理想切换动态设计离散滑模重复控制器. 在消除系统颤振的同时, 完全抑制周期扰动带来的影响, 改善控制品质. 分别推导了切换函数的绝对收敛层、单调收敛层和拟滑模带的边界, 用于刻画在不同控制器参数下闭环系统的趋近过程和拟滑模运动. 数值仿真和在伺服装置上的实验结果证实了所提出控制方法的有效性.     

以幂次吸引的离散多周期重复控制

针对一类多周期干扰的抑制问题,提出一种基于幂次吸引律的离散多周期重复控制方法.多周期干扰由多个周期已知的周期干扰叠加而成.根据周期干扰的对称特性,构造出具有干扰抑制项的幂次吸引律,据此设计出子重复控制器,并以并联方式组合成多周期重复控制器,在消除多周期干扰的同时,有效地抑制慢时变非周期干扰带来的影响,改善控制品质;推导出幂次绝对吸引层和稳态误差带的具体表达式,用于刻画系统跟踪性能.仿真结果验证了所提控制方法的有效性.     

离散时间系统重复控制的理想误差动态方法

针对周期参考信号下的离散时间系统, 引入吸引律构造理想误差动态特性, 并基于理想误差动态设计重复控制器. 重复控制能够实现周期性扰动的完全抑制, 从而提高控制能.为了消除颤振现象, 以饱和函数替换重复控制器中的符号函数. 分别推导了理想误差动态方程的单调减区域、吸引层和稳态误差带的边界, 用于刻画误差动态行为, 并给出了数值仿真结果. 在逆变器装置上完成的实验进一步表明了所提出的重复控制方法的有效性.

     

Design of discrete-time repetitive control system based on two-dimensionalmodel

This paper presents a novel design method for discrete-time repetitive control systems (RCS) based on two-dimensional (2D) discrete-time model. Firstly, the 2D model of an RCS is established by considering both the control action and the learning action in RCS. Then, through constructing a 2D state feedback controller, the design problem of the RCS is converted to the design problem of a 2D system. Then, using 2D system theory and linear matrix inequality (LMI) method, stability criterion is derived for the system without and with uncertainties, respectively. Parameters of the system can be determined by solving the LMI of the stability criterion. Finally, numerical simulations validate the effectiveness of the proposed method.     

An adaptive reaching law of chattering-free discrete-time sliding mode control for systems with external disturbance

An adaptive reaching law of chattering-free discrete-time sliding mode control is proposed for the systems with external disturbance. An adaptive function is proposed in the reaching law which can increase reaching speed as sliding variable is far away from zero and avoid undesired chattering when sliding variable is close to origin. Moreover, a third-order backward difference of disturbance is added to obtain a narrower quasi-sliding mode band (QSMB). Both the closed-loop system performance and finite reaching steps to achieve the desired QSMB are theoretically analyzed. The simulation results verify the effectiveness of the proposed control strategy.     

基于约束输入变速吸引律的离散重复控制器设计

针对离散时间线性系统的周期跟踪问题, 提出一种能够约束控制输入变化速度的变速吸引律, 结合干扰抑制措施构造了理想误差动态, 并由此导出离散重复控制器. 分析表明, 该变速吸引律能使跟踪误差在有限时间内单调收敛至零, 且误差收敛速度可控. 为刻画误差动态行为, 推导了有界扰动下的误差单调收敛域、绝对值收敛域和稳态误差带, 并给出了收敛步数. 针对伺服电机系统的仿真与实验结果验证了所提出控制方案的有效性.

     

输入多采样率离散时间系统准滑模控制器设计

针对不确定离散时间系统,结合多采样率控制理论,提出一种输入多采样率准滑模控制方法。该方法在状态损失数据下,考虑系统不确定干扰,有效利用多率输入量,缩窄系统的准滑模带宽,增强系统鲁棒性,改善系统动态品质。通过仿真实验验证了所提出方法的有效性。     

以幂次趋近的离散变结构重复控制

本文提出一种离散变结构重复控制器设计方法,在趋近律中“嵌入”扰动抑制措施,构造理想切换动态,并据此导出重复控制器.为了进行控制器参数整定和刻画闭环系统的收敛性能,文中推导出准滑模带、单调收敛层和绝对收敛层边界的表达式.设计的离散变结构重复控制器能够完全抑制周期性扰动,控制器设计方法也适用于常值扰动下的定位控制.数值仿真及实验结果验证了所提出控制方案的有效性.     

A repetitive controller for discrete-time passive systems

This work proposes and studies a new repetitive controller for discrete-time systems which are required to track or to attenuate periodic signals. The main characteristic of the proposed controller is its passivity. This fact implies closed-loop stable behavior when it is used with discrete-time passive plants. The work also discusses the energetic structure, the frequency response and the time response of the proposed controller structure. A numerical example is included to illustrate its practical use.