基于干扰观测器的坦克炮控系统滑模控制

针对坦克炮控系统低速运行时存在"爬行"、振荡等现象,提出一种基于干扰观测器的滑模变结构控制策略。研究了坦克炮控系统电流、转速双闭环数学模型,设计了滑模变结构控制器。对控制律中时变的负载转矩和摩擦转矩,设计干扰观测器进行实时观测。仿真结果表明,该控制策略既解决了坦克炮控系统低速运行时的"爬行"、振荡现象,又削弱了由于建模不确定性而存在的滑模抖振现象。     

基于干扰观测器的无人机着陆飞行逆控制器设计

基于干扰观测器设计了无人机着陆飞行逆控制器。根据时标分离的原则,将无人机系统分解为快慢不同的4个回路,采用动态逆的方法设计快回路、慢回路和非常慢回路控制器,并且在慢回路引入干扰观测器估计无人机所受的扰动和在线估计动态逆误差,降低控制器对干扰和模型精确度的要求,增强控制器的鲁棒性。仿真结果说明所设计的无人机着陆控制器是非常有效的。     

滑模观测器和比例积分的超机动动态逆控制

研究了一种基于Super-twisting算法的滑模观测器和比例积分的超机动飞机动态逆控制方法。首先分析考虑推力矢量下的超机动飞机非线性特性,建立飞机非线性仿真平台;然后在快回路中针对飞行环境下外部直接干扰力矩,采用Super-twisting算法的滑模观测器估计干扰力矩,设计补偿控制律进行干扰抑制;慢回路中采用经典的比例积分控制弥补由非线性对消引起的系统逆误差;最后对设计的控制律进行大迎角下的"眼镜蛇"机动。仿真结果表明,设计的控制律使超机动飞机具有良好的快速性和稳定性。     

基于模糊干扰观测器的无人机自主着陆逆控制器设计

针对具有显著非线性和不确定性的无人机自主着陆系统,提出基于模糊干扰观测器的非线性动态逆的控制方法,用于降低控制器对不确定性的要求。基于时标分离原则,将无人机自主着陆系统分为快回路、慢回路、非常慢回路和极慢回路,通过在快回路、慢回路和非常慢回路设计动态逆控制律使状态解耦,设计直线下滑和指数拉平的着陆轨迹,并在极慢回路进行跟踪。设计基于模糊系统的干扰观测器,以逼近外部干扰和内部不确定性等复合干扰,基于李雅普诺夫理论证明系统稳定性。最后给出了无人机自主着陆轨迹跟踪控制仿真,仿真结果表明设计控制器具有良好鲁棒性,完成无人机在外界干扰下的自主着陆控制。     

基于扩张状态观测器的管桩自动焊接机滑模控制

针对管桩自动焊接机中齿轮传动结构带来的齿隙非线性问题，文中提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器设计方法。将非线性、时变齿隙模型等价为全局线性化模型，并证明建模误差上限有界。基于该模型，考虑到输入齿隙未知以及外界干扰未知的情况，文中分别设计了滑模控制器和基于扩张状态观测器的改进滑模控制器。前者能够渐进稳定的跟踪输入信号，抗干扰能力强，但存在较大抖振；后者利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器，在保证跟踪误差在期望精度范围的同时减少了抖振，便于工程实现。仿真实验证明了相较于传统滑模控制器，基于扩张状态观测器的改进滑模控制器系统到达滑模面的速度更快、抖振更少。     

基于滑模干扰观测器的歼击机超机动飞行控制

针对非线性系统存在建模误差和外界干扰等不确定因素问题,提出一种基于滑模干扰观测器在线补偿的非线性动态逆控制方法。通过设计滑模干扰观测器,对不确定因素进行估计,将滑模干扰观测器的输出用以设计新的补偿控制律,与动态逆方法相结合来消除不确定因素的影响。以Herbst机动过程为例进行飞行仿真,并与单纯采用非线性动态逆方法的控制性能进行对比。仿真表明,系统能较好地跟踪姿态角指令,有良好的鲁棒性。     

带有干扰观测器的分数阶滑模控制

针对一类带有匹配不确定性的系统,结合分数阶理论设计分数阶滑模控制器,在保证控制精度的同时,更好地削弱系统中存在的抖振;针对系统中存在的不确定量,利用干扰观测器来估计;最后对系统稳定性进行分析。通过仿真验证可以看出,所用方法不仅能很好地估计不确定量,而且能极大降低系统抖振。     

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。     

基于扩张状态观测器的滑模控制算法研究

针对船载空间光通信外部环境和转台内部非线性不确定性的影响导致跟踪精度下降的问题,提出了基于扩张状态观测器的滑模控制(SMC-ESO)算法.该算法使用扩张状态观测器对非线性干扰力矩造成的转台内部扰动和船体摆动造成的转台外部扰动进行观测和估计,并将扰动估计值作为滑模控制器的补偿量,进而消除扰动对控制器的影响,提高滑模控制器...     

滑模控制的四旋翼无人机拓展状态观测器设计

针对带有扰动及不确定性的四旋翼无人机的稳定性问题,提出了一种基于滑模控制方法的拓展状态观测器。首先,根据机体坐标系和地面坐标系的转化,利用反步控制方法构造无人机的动力学模型;然后,设计拓展状态观测器,用来恢复系统的状态以及对系统所有扰动及不确定性进行估计;可以实现误差快速收敛以及足够高的估计精度;同时,设计了滑模控制器,结合李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法,提出了观测器的稳定性条件;最后,通过数值仿真对其有效性进行了验证。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机控制

传统基于反电动势的滑模观测器采用Sign函数来作为开关函数,因为Sign函数的开关特性,使系统存在抖振大的问题。在传统滑模观测器的基础上,通过采用Sigmoid函数代替Sign函数,改善了开关特性,大大地减少了抖振,并去掉了滤波器和转角补偿器,简化了系统,提高了反电动势的估算精度,从而得到更精确的转速和转角位置信息。在Matlab/Simulink平台基础上建立控制系统仿真模型,对该方案做了验证。仿真结果表明:该方法提高了滑模观测器的精度,降低了系统的抖振,提高了系统的性能。     

模型不确定及干扰下固定翼无人机姿态控制

首先给出理想情况下固定翼无人机的姿态动力学模型,然后在此基础上根据动态逆方法设计出无人机姿态控制器,但基于此控制器并不适合实际情况下的无人机模型,原因在于无人机实际模型与理想模型之间存在一定的偏移,即模型不确定,而且在实际情况中还存在一定的干扰,因此,在原有无人机姿态控制器的基础上结合模糊神经网络,来补偿无人机运行过程中存在的模型不确定及干扰。     

干扰观测器补偿的四旋翼飞行器自适应离散终端滑模控制

传统的离散线性滑模应用于四旋翼飞行器控制具有跟踪误差大、响应速度慢、不能有限时间收敛等问题,针对具有外干扰、系统不确定和建模误差的四旋翼飞行器,提出了干扰观测器补偿的自适应离散终端滑模控制。首先,对一类包括四旋翼飞行器模型的离散化方程推导了终端滑模控制律,引入自适应律因子减小抖振,构造了以状态变量的平方作为干扰误差收敛速度的改进型离散干扰观测器,且证明了它的稳定性,再利用改进的离散干扰观测器获取未知干扰、不确定和建模误差的高精度估计,并用于控制器设计补偿项,提高鲁棒性和减小稳态误差,再对整个系统的稳定性做了严格的证明。最后将提出方法用于四旋翼飞行器控制,Matlab仿真分析表明,干扰观测器补偿的自适应离散终端滑模控制比离散终端滑模等其他控制方法具有响应时间更快、跟踪效果更理想、鲁棒性更强等特点,实现了在不确定干扰的情况下飞行器姿态的稳定控制。     

基于干扰观测器的多源干扰系统优化设定控制

针对存在多源干扰的线性系统,研究一种基于干扰观测器的两层结构优化设定控制方法.针对没有完整精确模型的干扰情况,对一些干扰设计干扰观测器,而对于不能使用干扰观测器构造的范数有界的外部干扰,提供动态优化设定控制方案.根据干扰观测器的观测值对设定值进行动态调整,使得系统在存在多源干扰时受控输出在原控制器的作用下,仍能实现对目标值的跟踪控制.数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

一种小型固定翼无人机飞行控制系统设计

阐述了小型固定翼无人机的双层PID飞行控制原理,并从系统设计角度出发,以Intel Atom E645C处理器为内核,设计了一种具有高处理能力和低功耗特点的无人机飞行控制系统。实验的结果表明,该系统性能优越,具有良好的可扩展性,军用和民用领域均具有广阔应用前景。     

基于观测器的滑模制导律

为考虑拦截导弹控制回路动态,所设计的滑模制导律在实际应用中往往涉及到不可量测的反馈状态变量和不确定性的内部参数等问题。采用自适应控制和观测方法,给出了一种基于观测器的自适应滑模制导律,观测器主要用于实现对系统状态,如视线角速度的高阶导数和有界不确定项,如相对运动速度的高阶导数等的在线估计,从而满足实际情形下的可执行性要求。制导律推导中考虑到了拦截导弹具有一阶机动动态的情形,且该方法也可以推广到具有高阶机动动态下的设计。非线性系统仿真表明,相比于传统的比例导引和滑模制导律,该制导律在足够的机动性能下,不仅可以实现对机动目标的碰撞拦截,且具有较强的机动性能和拦截性能优势,同时仿真结果也表明了所设计的观测器的有效性。     

基于扩张状态观测器的快速反射镜控制研究

为了提高快速反射镜的动态性能并降低跟踪误差,提出了利用扩张状态观测器引入反馈和灰色PID模型控制相结合的方法,该方法基于音圈电机驱动的快速反射模型,采用离散跟踪微分器对输入信号进行过渡和滤波以及对子系统零点配置,并以扩张状态观测器引入反馈和灰色PID控制,对系统的不确定因素进行了估计和补偿,并同不完全微分PID和基于跟踪微分器的零点配置方法进行了性能比较。采用随机正弦信号进行跟踪仿真,仿真结果表明,采用文中算法的跟踪效果明显优于其他算法,且跟踪误差更小,被控对象的动态性能更优,尤其在系统的模型参数发生变化时。该方法具有良好的工程应用价值。     

基于改进滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制

本文针对永磁同步电机无传感器矢量控制中传统滑模观测器带来的抖振问题,引入双幂次趋近律,并采用具有光滑连续特性的Sigmoid函数代替符号函数,通过锁相环提取电机转子位置信息,该算法一方面削弱了电机运行时的抖振问题,另一方面加快了系统收敛的速度,缩短了系统稳定时间。通过在Matlab/Simulink中建立仿真模型验证了该算法的有效性。