一类非线性不确定系统的滑模反演控制

针对一类存在未知复合扰动的高阶非线性系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的反演非奇异快速终端滑模控制方法。采用有限时间干扰观测器对复合扰动进行快速精确估计并设计控制器鲁棒项进行补偿。采用反演控制处理高阶非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律;同时设计非奇异快速终端滑模控制律,提高系统的收敛速度和控制精度,并通过Lyapunov理论证明了系统跟踪误差一致最终有界。通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

TCP网络的自适应非奇异终端滑模控制

针对TCP网络的拥塞控制问题,采用非奇异终端滑模控制理论提出了一种新的主动队列管理算法。采用非奇异终端滑模面以克服传统终端滑模控制的奇异问题,同时确保系统能在有限时间内收敛至平衡点。考虑到UDP流干扰的情况,用Lyapunov稳定性方法给出了一个自适应律来消除UDP流干扰对系统的影响。仿真结果表明,该算法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时维持较小的队列振荡,优于传统的滑模控制。     

基于凯恩方程的机械臂固定时间滑模控制

针对存在未建模动态和随机干扰等因素影响下的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种新型非奇异固定时间滑模控制策略.首先,利用凯恩方程和虚功原理,推导了n自由度机械臂的动力学方程;然后,由固定时间稳定理论设计了新型固定时间滑模面,结合6R机械臂的凯恩动力学模型,针对机械臂的模型参数不确定性和外界干扰,设计了非奇异固定时间滑模控制器,并基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性;最后的数值仿真表明,所设计的控制器能保证系统状态的收敛不依赖于初始条件,并具有更快的收敛速率和更短的收敛时间以及良好的鲁棒性.     

地空导弹的新型非奇异终端滑模导引律

针对导弹拦截机动目标有限时间约束问题,在末端制导阶段,考虑自动驾驶仪动态延迟特性建立弹目拦截系统数学模型,对于传统终端滑模导引律存在的奇异问题导致的导弹制导稳定性差等问题,提出了基于改进的扩张状态观测器的新型非奇异终端滑模导引律.该方法能够确保视线(LOS)角速率在有限时间内收敛到零,且在平衡点处快速收敛;为了避免传统...     

四旋翼飞行器自稳定和轨迹跟踪控制研究

针对四旋翼飞行器自稳定飞行和轨迹跟踪控制问题,提出了一种多模态滑模姿态控制和新型回馈递推轨迹跟踪控制方法。首先,依据牛顿第二定律和欧拉方程建立了运动学方程,由于外环位置跟踪控制与内环姿态存在严重耦合,外环位置控制器采用新型回馈递推法设计,简单有效,同时降低了工程实现难度。其次,内环姿态控制根据多模态滑模设计理念,结合线性滑模和非奇异终端滑模特点设计了切换型滑模控制律,使得系统状态能够在最优模态下运行,同时保证系统的到达时间和滑动时间都是有限的,实现了全局快速收敛。最后,仿真实验数据表明所设计的控制器能够快速跟踪期望姿态和轨迹,具有较好的控制效果。     

四旋翼飞行器有限时间轨迹跟踪控制研究

为了解决四旋翼飞行器轨迹跟踪中状态量收敛速度慢、易发散等问题,提出了一种双环混合有限时间控制策略.根据Newton-Euler方程推导出四旋翼的动力学模型,再根据时间尺度原理将其分为内外两个控制环.外环采用有限时间控制策略来加快三轴位置量与偏航角的收敛速度;内环采用快速非奇异终端滑模控制技术来实现姿态角的快速收敛.搭建了四旋翼的虚拟样机,在三维仿真环境下模拟其轨迹跟踪控制效果.由仿真结果可知:与其他两种常见的控制器相比,所设计的控制器的控制精度、鲁棒性以及跟踪效果均最好,并且能较好地满足四旋翼轨迹跟踪控制的需求.     

重装空投过程的有限时间收敛自适应滑模控制

针对带有不确定性且不确定性边界未知的重装空投过程飞机运动系统,提出了一种有限时间收敛增益自适应滑模控制律。该控制律由标称控制和补偿控制两部分构成,前者用于获得有限时间的收敛性能,后者用于克服不确定性,提高系统鲁棒性。采用自适应方法在线近似补偿控制器的增益,解决了控制增益选取依赖于不确定性边界的问题,并有效抑制了滑模控制的抖振现象。理论分析表明,该方法能够保证飞机速度和俯仰角的跟踪误差有限时间收敛。仿真验证了控制方法的有效性和优越性。     

质心不重合的移动机器人自适应滑模轨迹跟踪控制

针对一类质心和几何中心不重合的移动机器人的轨迹追踪问题,结合反演滑模自适应控制算法设计移动机器人轨迹跟踪控制器.首先,设计一种新的变参数滑模趋近律,并基于该趋近律对移动机器人控制器进行设计,使得系统在给定初始误差时移动机器人仍能跟踪目标轨迹.其次,针对一类质心距离已知的情况,基于移动机器人运动学模型,采用反演滑模控制算法对移动机器人的闭环系统控制器进行设计.并在给定系统初始值的情况下,通过选用合适的参数来优化移动机器人控制系统的整体性能,使得控制系统跟踪误差渐近收敛,移动机器人跟踪给定目标轨迹.然后,针对移动机器人质心距离未知的情况,采用反演滑模控制,引入自适应控制算法对未知参数进行估计,设计轨迹跟踪控制器,并通过Lyapunov函数对移动机器人控制系统进行全局稳定性证明.最后,将设计的新型趋近律结合Backstepping控制与自适应控制通过MATLAB仿真进行对比验证,验证了所设计的控制方法的有效性.     

基于非线性干扰观测器不确定系统的终端滑模控制

针对一类存在非匹配干扰和建模误差的高阶非线性系统,结合滤波反步控制方法,设计一种基于非线性干扰观测器的自适应反步非奇异终端滑模控制方案。首先,设计一种有限时间稳定的非线性干扰观测器,以此对非匹配干扰进行估计和补偿。采用反步控制处理高阶不确定非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律,避免传统反步设计中存在的"微分爆炸"问题;第n步结合自适应控制和非线性干扰观测器,设计非奇异终端滑模控制律,消除建模误差和非匹配干扰对系统的影响。基于Lyapunov理论证明跟踪误差一致最终有界。仿真结果验证了所设计控制方案的有效性。     

四旋翼飞行器姿态的非奇异快速终端滑模控制

针对四旋翼飞行器姿态控制问题中系统存在模型参数不确定和外界未知干扰的情况,提出一种基于有限时间干扰观测器的非奇异快速终端滑模控制策略。首先,设计有限时间干扰观测器实时观测系统中的模型参数不确定和外界未知干扰,并将观测值与非奇异快速终端滑模控制器的设计相结合,不仅实现了对系统中模型参数不确定和外界未知干扰的抑制,而且提高了系统的跟踪速度和控制精度。基于Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性,最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。