带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模制导律

本文利用先进的终端滑模控制和李雅普诺夫稳定性理论设计了一种非奇异、本质上连续和有限时间收敛的带攻击角度约束的制导律,它可用于打击固定、匀速运动和机动目标.为了在有限时间内高精度地获得给定的攻击角度并不出现奇异问题,非奇异快速终端滑模函数被用于设计滑模面.快速终端滑模函数被用于设计趋近律,在整个到达阶段系统轨迹可以从任意初始状态快速地收敛到滑模面并形成本质上连续的制导律.由于非奇异、本质上连续和全局快速收敛的特性,和传统的终端滑模制导律相比,本文方法可以在更短时间内以更高精度的攻击角度对目标实施打击.大量的仿真算例表明了本文制导律的有效性.     

广义系统的终端滑模变结构控制

研究广义系统的终端滑模控制问题,通过线性奇异变换将广义系统化为受限等价形式,在此基础上给出相应的终端滑模超曲面和终端滑模控制律．研究结果表明,系统状态变量能以较快的收敛速度在有限时间内进入滑模超曲面并最终到达平衡点。     

不确定MIMO线性系统的全局快速终端滑模控制

针对一类不确定多输入多输出(MIMO)线性系统,提出一种全局快速终端滑模变结构控制方案.通过对系统进行特殊的非奇异状态变换,设计了相应的非线性终端滑模超曲面及变结构控制律,使得系统状态在有限时间内收敛到终端滑模面上,随后保持在滑模面上并按全局快速终端滑模规律运动,以较普通终端滑模更快的收敛速度在有限时间内到达平衡点.仿真结果证明了该方法的有效性.     

输入滞后系统的终端滑模控制

本文提出了一种满足匹配条件的输入滞后系统的终端滑模控制方法,对于一类不确定性单输入滞后系统,通过数学变换将其状态方程转化成无滞后的能控标准型,在此基础上,设计了该系统的终端滑模超曲面以及终端滑模控制策略,本文利用Lyapunov方法证明了所设计的系统由任意初始状态到达终端滑模超曲面的时间,以及系统在终端滑模超曲面上到达平衡点的时间均为有限的。最后,通过仿真实例,表明了本文明提出的方法是正确的。     

非奇异终端滑模控制系统的设计方法

提出一种全局非奇异终端滑模控制器，可用于带有参数不确定和外部扰动的二阶非线性系统，证明了系统从任意初始状态到达滑模的时间和在滑模上到达平衡点的时间均为有限，分析了终端滑模控制用于不确定性系统的跟踪精度，推导了系统跟踪精度和用于消除抖振的饱和函数宽度之间的数学关系，根据给定的跟踪精度，可设计出合适的饱和函数，仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

非奇异终端滑模控制在列车运行自动控制系统中的应用

作为一种代替司机实现交通自动化的重要设备,列车自动运行(ATO)系统吸引了国内外铁路工作者的广泛关注。一个高效的高速列车控制方法能够满足人民对高速列车"安全、准时、舒适和快速"的需求[1]。与传统的线性滑模控制(LSM)相比,非奇异的终端滑模控制(NTSM)能保从任何初始状态到达平衡点的时间是有限的。NTSM稳态精度高,使它特别适用于高速、高精度控制[2]。本文采用非奇异终端滑模控制和线性滑模控制实现高速列车控制,仿真结果给出了验证分析。     

基于不同趋近律的滑模控制相轨迹分析

对于采用单向辅助面滑模控制的二阶非线性系统,考虑到不同形式的趋近律和不同的初始状态,对其相轨迹的运行规律进行了研究,给出了切割面的概念和表示形式.根据相位轨迹的分布,分析了不同初始点和三种不同形式的趋近律对相轨迹的影响,同时讨论了相位轨迹通过两个切换面时的运动规律,分析了两条切换面的作用.仿真结果验证了相轨迹的分布规律和切割面的正确性.     

基于新型固定时间稳定方法的一类二阶非线性系统镇定控制

本文研究了受未知外部扰动侵袭的一类二阶非线性系统的固定时间镇定控制问题.首先,提出了一种新的固定时间稳定方法,并给出了收敛时间及其上界估计值的计算公式.理论分析表明,收敛时间的上界与系统初始状态无关,可由系统参数完全确定.然后,基于所提出的固定时间稳定方法设计了新型滑模趋近律和终端滑模面,使得系统状态能够在有界的有限时间内,从任意初始状态收敛至滑模面并沿着滑模面收敛至原点,同时引入了基于系统状态的自适应切换方法,有效避免了终端滑模面导致的奇异问题.最后,通过仿真验证了算法的有效性.     

快速非奇异终端滑模在混沌系统中的应用

为解决传统线性滑模控制中的速度较慢和终端滑模的奇异性问题,提出一种快速非奇异终端滑模的控制策略,并将其应用于Lorenz混沌系统中。控制策略为当系统状态离平衡点较远时采用线性滑模,使其快速地到达滑模面;而一旦滑模到达所设计的滑模面时控制策略变为非奇异终端滑模,使其快速地收敛于平衡点。此策略将线性滑模和终端滑模的优点相结合,从而使整个系统的状态在全程都具有较快的收敛速度,此方法改善了传统的线性滑模只能渐近地趋近于平衡点的动态缺点;同时也改善了单独采用终端滑模时,离平衡点较远的状态到达时间较长的缺点;且有效地避免了奇异现象的发生。最后通过M atlab仿真,对Lorenz混沌系统进行仿真,验证了该方法的有效性。     

SCARA机器人模糊自适应滑模控制

为了提高SCARA机器人的轨迹跟踪控制性能,提出了一种基于非奇异终端滑模面和改进的快速趋近律的滑模控制策略。设计了一种非奇异的快速终端滑模面,可在任意初始状态下收敛到平衡点;改进滑模控制的趋近律,在保证快速趋近的同时可有效抑制抖振,并采用双曲正切函数代替传统的符号函数,有效地消除了高频抖振。采用模糊控制调节趋近律参数,改善初始状态误差过大时引起的力矩冲击问题;基于SCARA机器人模型仿真实验表明,实验结果跟踪性能良好,输出力矩平滑。     

一种连续非奇异快速终端滑模控制方法

为解决现有终端滑模控制算法在收敛速度和抖振方面的问题, 提出一种连续非奇异快速终端滑模控制方法. 采用变系数双幂次趋近率和非奇异快速终端滑模面相结合的设计方式, 提高系统状态在趋近和滑动阶段的收敛速度. 通过Lyapunov 稳定性方法证明所提出的控制率可使得状态轨迹在扰动存在的情况下, 在有限时间内快速收敛到一个区域. 与传统方法相比, 所提出的控制率是连续的, 因此抑制了抖振, 拥有更高的控制精度. 将所提出的方法应用于光电稳定平台, 仿真结果验证了算法的有效性.

     

Output feedback integral sliding mode controller of time‐delay systems with mismatch disturbances

For uncertain time‐delay systems with mismatch disturbances, this paper presented an integral sliding mode control algorithm using output information only. An integral sliding surface is comprised of output signals and an auxiliary full‐order compensator. The designed output feedback sliding mode controller can locally satisfy the reaching and sliding condition and maintain the system on the sliding surface from the initial moment. Since the system is in the sliding mode and two specific algebraic Riccati inequalities are established, the proposed algorithm can guarantee the stability of the closed‐loop system and satisfy the property of disturbance attenuation. Moreover, the design parameters of the controller and compensator can be simultaneously determined by solutions to two algebraic Riccati inequalities. Finally, a numerical example illustrates the applicability of the proposed scheme. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

改进QPSO算法的移动机器人轨迹跟踪控制方法

分析了智能群体的决策机制,发现在智能群体决策过程中,个体粒子参与决策的权利根据个体的优劣程度是不同的,提出了在量子粒子群优化（QPSO）算法中引入线性权重算子进一步提高QPSO算法的搜索效率及优化性能。分析了移动机器人轨迹跟踪控制的滑模变结构控制器设计方法,并采用指数趋近律和幂次趋近律相结合的方法,设计了新的滑模跟踪控制律,使用PSO算法、QPSO算法和改进算法优化了滑模跟踪控制器中的参数,通过两个实例验证了优化后的跟踪控制器的设计效果;设计效果的分析和比较表明了设计的跟踪控制器能够控制机器人实现对既定轨迹的跟踪,仿真结果显示改进QPSO算法能够在轨迹跟踪控制器的参数优化中取得更好的优化效果。     

基于指数趋近律的非奇异Terminal滑模控制

针对一类二阶非线性不确定系统,分析了传统Terminal滑模控制的奇异问题和Terminal滑模控制的调整时间问题.为改善到达滑模面的速度,结合趋近律思想,提出了基于指数趋近律的非奇异Terminal滑模控制器的设计方法和两种新的控制律,在克服奇异问题的基础上提高了系统的收敛速度,缩短了调整时间.仿真结果表明,所设计的控制律可使系统在较短时间内收敛到平衡点,表明了该方法的有效性.     

TORA系统基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制

针对欠驱动TORA系统,提出一种基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制方法。所提出的控制方法无需系统不确定性上界的先验信息,对于系统不确定性具有良好的适应性。该控制方法包括设计一种自调节滑模干扰补偿器和一种新型的双幂次趋近律,所设计的自调节滑模干扰补偿器能够利用切换增益自适应算法准确逼近上界未知的系统不确定性,所提出的新型双幂次趋近律能够保证系统状态的快速趋近并抑制控制器的高频抖动。采用Lyapunov稳定性理论证明闭环控制系统的稳定性,并通过数值仿真实验验证所提出的控制方法的有效性。     

不确定时滞TCP 网络中基于T-S 模型的滑模AQM算法

针对传输控制协议(TCP)网络中的拥塞控制问题,基于T-S模糊模型,提出一种滑模主动队列管理(AQM)算法.考虑到TCP网络中存在的不确定和时变时滞因素,对非线性TCP网络进行了T-S模糊模型的建模.利用LMI设计了一个渐近稳定的滑模面,并提出一种能更好抑制抖振现象的到达条件,基于该到达条件设计的控制器能有效地抑制路由器中队列长度的振荡.大量仿真结果表明,所提出的算法比普通滑模AQM算法具有更好的稳定性和鲁棒性.     

基于扩张状态观测器的二质量系统非奇异快速终端滑模控制

针对含未知负载信息的二质量伺服系统,提出一种基于有限时间扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制方法.首先,利用电机侧位置信息设计有限时间扩张状态观测器估计系统的扰动,并将估计值融入到控制器中作为前馈项对系统的未知扰动进行补偿;然后,引入一种新型的滑模趋近律,该趋近律能够避免传统滑模控制中存在的奇异性问题,据此设计非奇异快速终端滑模控制器,保证系统状态在有限时间内收敛到原点,并根据李雅普诺夫稳定性理论分析闭环系统的稳定性;最后,通过仿真和实验验证所提出方法的优越性.结果表明,与传统的PID等控制相比较,所提出的基于扩张状态观测器的有限时间滑模控制方法能够提高系统的跟踪性能,并有效增强二质量伺服系统的抗扰动能力.     

非匹配不确定系统的滑模控制及在电机控制中的应用

针对具有匹配与非匹配不确定的非线性系统,设计基于干扰观测器和多幂次趋近律的滑模控制策略.首先,通过干扰观测器估计系统的不确定,实现估计误差在有限时间内收敛;其次,基于积分型滑模面,并结合多幂次趋近律,设计了连续滑模控制律,避免了传统滑模的抖振问题.与基于单幂次和双幂次趋近律的滑模控制策略相比,所设计的基于多幂次趋近律的控制策略,提高了系统的收敛速度.最后,通过数值仿真和永磁同步电机控制仿真验证了所设计的控制策略的有效性.     

离散时间系统变结构拟滑模控制改进算法

传统的离散时间变结构控制律均是以等效控制为基础,长期的应用表明这种没计思想欠合理.针对该问题,设计了离散时间系统变结构滑模控制的一种新算法.算法针对前人所提出的控制算法不足之处,对离散时间滑模控制量设计进行了改进.理论分析表明,所提出的控制算法满足离散时间变结构系统到达条件的要求,通过选择合适的滑模切换函数以及控制律参数,保证系统的轨线快速落在滑模面上,有效地缩短了系统状态到达滑动模态的时间,且抖振小.仿真结果表明,使用改进控制算法的系统输出响应优于未改进算法情况,响应速度较快,证明了所提出的算法是可行的、有效的.     

考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律

针对机动目标拦截末制导问题,提出一种考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律.首先给出一种有限时间收敛的非线性积分滑模面,采用快速终端滑模设计趋近律;然后设计一种对目标机动加速度上界平方进行估计的自适应律,给出具有光滑特性的自适应积分滑模制导律;最后基于有限时间理论证明闭环系统的有限时间收敛特性,并给出滑模变量、视线角以及视线角速率的收敛域.数值仿真结果验证了所提出设计方案的有效性.