采用分数阶趋近律的汽车ABS积分滑模控制研究

为研究和评价ABS性能,以单轮车辆模型为基础,建立了单轮车辆动力学模型、轮胎模型及滑移率与附着系数的数学模型。在此基础上,提出了一种采用分数指数趋近律的汽车防抱死制动系统滑模变结构控制策略。这里主要采用含积分的滑模函数来设计切换函数,并结合分数阶指数微分方程、F-函数定义与性质,设计了分数阶指数趋近律。然后以实现高精度的滑模控制为目标,推导得到控制器总的等效控制输出。同时,在Matlab/Simulink中进行系统建模和仿真实验。结果表明:相比整数阶的汽车防抱死滑模控制系统滑移率能够更快、更准的跟踪达到期望值,制动时间和制动距离明显降低。     

水下六自由度机械手的自适应模糊积分滑模控制方法研究

针对水下机械手对水下航行器的动态捕获问题,文中对其捕获过程的控制问题进行研究.提出了水下机械手的自适应模糊积分滑模控制(AFISMC)以实现其对航行器的轨迹跟踪,针对控制系统中存在的抖动问题,提出了自适应模糊策略,用以减弱滑模控制中的抖动现象.用李亚普洛夫方法证明了水下机械手系统的稳定性.将AFISMC方法应用于一个六...     

4自由度机械手的滑模变结构轨迹跟踪控制

针对机械手的高度非线性、强耦合的特性,依据滑模变结构控制理论,提出了一种机械手的滑模变结构的控制方法,并对其进行仿真。仿真结果证明该方法对4自由度机械手的轨迹跟踪的有效和准确性。     

气动机械手轨迹的Terminal滑模控制方法

应用Terminal滑模控制方法对三轴直角坐标型气动机械手进行连续轨迹控制。首先建立了气动位置伺服系统的数学模型,然后运用Terminal滑模控制对机械手进行轨迹控制。仿真研究结果表明,采用高阶非线性的Terminal滑模控制方法,可以使该机械手对空间直线轨迹的跟踪误差只在未达到收敛点的时间段内较大,在到达收敛点后能完全跟踪目标轨迹。     

基于积分滑模的四轮移动机器人轨迹跟踪控制

针对一类具有有界扰动和不确定性的四轮移动机器人轨迹跟踪问题,提出了一种具有鲁棒性的积分滑模控制策略.首先,提出了四轮移动机器人的运动学和动力学模型,推导出机器人轨迹跟踪误差表示式.然后分别针对机器人的运动学模型和动力学模型给出了相应的运动算法和积分滑模控制律.通过Lyapunov稳定性理论证明了四轮移动机器人轨迹跟踪误...     

交流永磁伺服系统的分数阶滑模控制研究

某型火箭炮交流永磁伺服系统的转动惯量、系统的模型参数以及外部干扰等,在火箭炮发射过程控制中是时变的,因此导致数学模型参数严重不确定,是一个典型的非线性、时变不确定系统。如何确保系统在如此恶劣的工况,依然拥有良好的性能,即具备较强的鲁棒性是控制领域的一大难题。现代控制理论中的滑模控制具有实现简单、鲁棒性强的优势,已经得到了广泛应用。但是对于抖振仍无能为力,该文将一种分数阶滑模控制策略应用到系统控制中,利用分数阶系统随时间缓慢衰减的特性减小抖振。实验结果表明,与常规PID控制器相比,该控制器可削减抖振,减小误差,同时具有较强的鲁棒性。     

一类分数阶混沌系统的滑模控制

通过构造分数阶滑模曲面,对一类分数阶混沌系统进行了滑模控制研究。利用预估-校正算法编制MATLAB仿真程序,对分数阶Liu系统、分数阶Chen系统、分数阶Lorenz系统以及分数阶金融系统的仿真实验表明所设计的滑模控制器能使该类分数阶混沌系统在其平衡点处渐近稳定。     

基于轨迹规划的水下机械手电液控制系统研究

水下机械手是海洋油气开采及应急作业的重要装备,针对其作业特点,建立了机械手三维结构模型,分析了其运动学正逆解,研究了其末端执行器直线运动轨迹规划方法、电液系统模型及控制方法,以此为基础提出了基于轨迹规划的水下机械手电液控制方法。在Matlab／Simulink环境下建立了电液控制系统的仿真模型。     

智能扫地机器人双环积分滑模控制方法研究

针对Mecanum轮型扫地机器人在车轮打滑和重心偏移等不确定非线性因素影响下的轨迹跟踪精度问题,提出了一种基于修正动力学模型的轨迹跟踪控制方法。首先,对机器人进行了运动学与动力学分析。然后,根据外界干扰及参数估计的不确定性对动力学模型进行了修正,设计了双环积分滑模控制器,并通过Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性。最后,在不同扰动作用下,以圆为参考轨迹进行跟踪仿真,结果表明:该控制系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性,避免了因不确定性参数估计带来的建模误差,为扫地机器人在实际轨迹跟踪控制运用中奠定了理论基础。     

柔性空间机械臂系统的双环积分滑模控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控的情况下,漂浮基柔性空间机械臂关节运动及柔性振动主动抑制的控制问题。由系统动量守恒关系及假设模态法,利用拉格朗日方法建立了柔性空间机械臂的系统动力学方程,之后采用奇异摄动理论,将其分解为表示刚性运动的慢变子系统和柔性振动的快变子系统。以此为基础,针对慢变子系统———柔性空间机械臂的刚性运动,设计了系统参数未知情况下的双环积分滑模控制方案,以控制柔性空间机械臂的载体姿态及机械臂关节铰协调地完成各自在关节空间的期望运动;而对于快变子系统———柔性臂的振动,则设计了分级模糊控制方案来主动抑制柔性杆的振动。计算机数值仿真证实了该方法的可靠性和有效性。     

自主式水下机器人自适应区域跟踪控制

研究自主式水下机器人的区域跟踪控制问题,提出一种基于PD神经滑模的自适应区域跟踪控制方法。针对自主式水下机器人自适应控制器中仅在线调整网络权值的径向基函数神经网络存在收敛性能差的问题,给出同时对径向基函数神经网络权值、径向基函数中心与方差进行自适应调整的方法,使径向基函数神经网络无须离线选取径向基函数中心与方差,即可进行在线自适应学习。考虑到控制器中滑模控制项易引起系统抖振的问题,提出一种基于指数函数的滑模切换增益调节方法,使滑模切换增益能够依据跟踪误差实时调节以降低系统抖振。基于Lyapunov理论对所提自适应区域跟踪控制方法的稳定性进行分析。通过自主式水下机器人的仿真试验与水池试验验证所提方法的有效性。     

参数不确定柔性机械手的神经滑模控制

通过重新定义系统的输出,将具有不确定性参数的柔性机械手系统分成输入输出子系统与零动态子系统。对输入输出子系统提出神经滑模控制策略,通过满足滑模可达条件对径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的权值进行在线修正,以逼近系统的非奇异终端滑模控制输入,该方法可有效消除抖振;重新定义的系统输出中的系数,通过将零动态子系统在稳定工作点附近的近似线性化来选取。仿真试验结果表明,该方法实现了柔性机械手点到点的准确控制,消除了柔性机械手末端的弹性振动。     

基于组合滑模面的起重机升降系统位置控制

针对滑模控制系统中线性滑模面动态性能好、稳态性能较差,而积分滑模面稳态性能好、动态性能较差的特点,结合两者优势,设计了一种线性滑模面和积分滑模面平滑切换的组合滑模面,并将带内负衰减控制的趋近律用于滑模控制中,提高控制系统的动态和稳态性能的同时又削弱了抖振。将该控制策略应用到起重机升降系统中,通过仿真验证了该控制策略的有效性。     

气动人工肌肉外骨骼机器人位置跟踪控制

针对以气动人工肌肉作为关节驱动器的外骨骼机器人关节位置跟踪控制问题进行了研究。首先,在动力学模型的基础上,设计了上层控制器,并结合自适应控制和滑模控制方法降低了动力学参数不准确和扰动项未知对外骨骼机器人的影响;其次,基于无模型方法设计了底层关节力矩控制器,调整外骨骼机器人的关节力矩;最后,针对上述控制方案设计仿真实验与外骨骼机器人的穿戴实验。结果表明,该控制方法对气动人工肌肉外骨骼机器人的关节位置跟踪控制是有效的。     

随机振动机械臂的自适应鲁棒滑模控制

为了解决存在外部不确定随机干扰情况下机械臂的高精度轨迹跟踪问题,提出了一种自适应鲁棒滑模控制方法,并用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的稳定性。采用饱和函数取代控制器中的符号函数,有效消除了控制器的抖振现象。仿真结果证明：与传统的PID控制器相比,提出的自适应鲁棒滑模控制器具有更高的鲁棒性、稳定性和精度。     

挖掘机基于干扰观测器的滑模控制

针对挖掘机工作装置的参数不确定和存在干扰的问题,将滑模控制用于挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制中。为了削弱滑模控制中存在的抖振,设计了干扰观测器,对干扰项进行有效估计以降低滑模控制中的切换增益。利用Matlab／Simulink工具箱对所设计的控制器进行了仿真,给出了基于干扰观测器的滑模控制的跟踪性能及误差。     

基于滑模的混联仿人空间机械臂轨迹跟踪控制

针对空间高速目标抓取任务中对手臂伸出定位基本动作的要求,提出一种4-DOF串并混联仿人机械臂。重点设计了以球面并联机构为机构原型的高承载力肩关节以及轻量化的驱动装置与低惯量的布置形式。考虑混联的结构特点,利用李群李代数法并结合虚功原理推导了机械臂的动力学方程,该方法可避免约束反力的处理与逻辑开链的划分以及大量的微分运算。在此基础上,针对混联结构的强非线性和强耦合性,使用滑模控制器对机械臂进行轨迹跟踪控制,验证了所提滑模控制器的有效性。     

八自由度机械臂的轨迹跟踪控制

针对机械臂电液伺服系统,通过扩张状态观测器对整个系统的不确定性和扰动进行观测,在此基础上设计了一种串级自抗扰控制器。基于线性矩阵不等式得到了系统的观测矩阵和控制矩阵,并利用Lyapunov稳定理论对整个闭环系统的稳定性进行了分析和证明。根据实际参数基于MATLAB软件进行了仿真,数值仿真结果证明了该方法的有效性,与传统前馈PID算法的对比仿真结果证明了该方法的优越性。通过实验对所设计的控制器的可行性进行了验证。