滑模变结构趋近律控制在电动缸位置伺服中的扰动抑制研究

为解决电动缸伺服控制中的扰动问题,给出了一般输出反馈系统的滑模变结构控制趋近律设计的通用方程,在理论上解决了抖振的问题;并提出一种基于新型变速类指数趋近律的滑模变结构控制与干扰观测器的复合控制方法。仿真结果表明,该方法比常规的PID或滑模变结构控制的位置伺服精度更高。     

基于干扰观测器的弹丸协调器电液伺服系统自适应滑模控制

针对弹丸协调器电液伺服系统中存在非匹配不确定性和参数不确定性问题,提出一种基于干扰观测器的自适应滑模控制策略。采用干扰观测器估计系统中的非匹配不确定性,通过Lyapunov稳定性理论证明干扰观测器的稳定性,并将其引入新型积分滑模切换函数的设计中,使控制器能够对非匹配不确定性提供有效补偿,提高控制精度。为了降低系统参数不确定性的影响,在滑模控制器设计中引入自适应律以保证控制器的动态性能,并对控制器的全局稳定性进行了证明。实验结果表明：采用的干扰观测器和自适应律能够准确描述系统特性;基于干扰观测器的自适应滑模控制器能够满足期望轨迹的跟踪要求,使设计的控制器在不同工况下均具有较好的动态跟踪特性和稳态精度,并具有较强的鲁棒性。     

模糊Terminal滑模变结构控制

普通的Terminal滑模控制器当误差较大时收敛的速度较慢,文中提出了一种新的Terminal模糊滑模控制方法.使其既具有普通Terminal滑模控制的优点,即保证了输出跟踪误差在有限时间内收敛到零,使系统的动态性能优于普通滑模中的性能;又使系统具有快速响应的特性,而且具有较好的鲁棒性.仿真结果表明,使用Terminal模糊滑模控制器控制十字梁实验系统是可行的.     

机载光电稳定平台的强鲁棒性滑模变结构控制

为使机载光电稳定平台系统在复杂环境下仍具有强鲁棒性,建立光电稳定平台数学模型.以两轴四框架光电吊舱为研究对象,通过分析噪声干扰及本身结构参数的变化对光电稳定平台的影响,提出基于干扰观测器(disturbance observer,DOB)的滑模控制器设计方案.理论推导和仿真结果表明:滑模变结构控制(sliding mode variable structure control,SMVSC)对干扰力矩和摄动完全适应,对系统结构参数变化和外界扰动具有良好的鲁棒性;比无干扰观测器的控制系统,拥有更高的稳定精度和更快的动态响应,能增强光电稳定平台的抗扰动能力.     

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制,先采用时变滑模变结构控制,通过设计动态滑模面,系统的任意初始状态一开始就处于系统的滑模面上,使系统对内部参数变化和外部干扰均具有全局鲁棒性.然后设计智能模糊控制器,使整个系统的鲁棒性在线调整,不仅增强了全局抗干扰能力,而且有效消除系统的抖振现象.     

基于扰动观测器的高超声速飞行器递阶滑模控制

针对存在扰动、执行机构死区非线性以及系统不确定性的高超声速飞行器巡航飞行纵向通道模型,提出了带有新型非线性扰动观测器的递阶滑模控制器。递阶滑模控制器采用多层终端滑模面的回归结构,能够保证系统跟踪误差在有限时间内收敛到0. 将执行机构的死区非线性简化为输入的未知扰动,对于系统中存在的由扰动和不确定性产生的复合扰动,设计了新型非线性扰动观测器,补偿作用避免了通过增大系统增益提高控制系统抗扰动性能,同时观测器可以对死区非线性产生的系统扰动进行观测,消除死区非线性对控制系统的影响。理论证明了观测值误差为渐进收敛。基于Lyapunov理论对带有扰动观测器的综合控制系统进行稳定性证明。理论分析和仿真结果表明,该控制策略对高超声速飞行器具有较好的控制作用。     

基于干扰观测器的电液位置伺服系统跟踪控制

针对电液位置伺服系统存在匹配和不匹配模型不确定性的问题,提出一种基于滑模的模型不确定性补偿控制策略。通过设计滑模观测器估计电液位置伺服系统的匹配和不匹配模型不确定性,以在控制器设计中将其补偿,有效地削减控制器不连续项增益。将观测器滑模面引入到控制器滑模面中构造新的控制器滑模面,消除不确定性的估计误差,以保证控制器良好的动态性能。此外,不使用系统加速度信息,以降低可测噪声对跟踪性能的恶化。通过Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的全局稳定性。仿真结果显示,与积分滑模控制策略相比,所提方法能够补偿电液位置伺服系统中存在的匹配和不匹配模型不确定性,同时削弱滑模控制的抖振,具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。     

超精密加工伺服系统滑模控制技术研究

按超精密加工伺服系统原理建立的交流永磁同步电机伺服系统模型，其控制装置处理输入数控指令和检测系统反馈数据后，送伺服驱动单元数字控制板，经放大器控制电机运转．模型用带扰动观测器补偿的滑模变结构控制。对控制函数切换并受滑动模态控制．由伺服电机转子坐标系电压方程建立的伺服系统数学模型。以电机动态角度期望值和实际角度值描述角误差和角速误差．滑模控制器输入结构为滑模等效控制项、切换控制项、扰动前馈补偿项，其控制参数在线性切换函数中引入积分环节，通过滑模等效条件推导出等效控制，即可得出具有扰动补偿的控制模型．Matlab仿真表明对外在扰动有较强鲁棒性．     

基于扰动观测器的协调器自适应滑模控制

为提高某型火炮协调器在复杂运动工况下的控制精度,以协调器液压系统为研究对象,提出一种基于扰动观测器的自适应滑模控制策略。滑模控制可使系统遵循所设计的滑模动态面状态轨迹,实现系统的非线性控制;增加自适应策略可防止系统因滑模切换增益过大而失效;在此基础上增加扰动观测器进行前馈补偿,能减小系统参数变化和未知扰动对系统的影响,减少抖振,有效提高控制性能。联合仿真和实验结果表明,该控制策略能较好地提高系统控制精度。     

一类碟式飞行器的线性-自适应Terminal滑模混合控制

提出了一种新的线性-自适应Terminal滑模混合控制,把线性状态反馈控制和自适应Terminal滑模控制结合在一起.Terminal滑模控制能够使误差在有限时间内快速收敛到零.在介绍Terminal滑模概念和自适应Terminal滑模方法的基础上,设计了基于质量控制的飞碟的相应控制器.基于质量控制的飞碟是一个多输入多输出的高阶非线性系统.本文的方法保证了输出跟踪误差在有限时间内快速收敛到零,并且有比传统滑模控制更好的动态性能,最后仿真说明了本方法的有效性.     

基于模糊逻辑的自适应全局Terminal滑模控制

针对一类不确定非线性系统,分为已知名义模型和不确定模型两部分,考虑不确定因素的上界已知和未知两种情况,设计一种全局Terminal滑模和基于模糊逻辑的自适应全局Terminal滑模控制器,使得系统能够很好地跟踪参考输入,并且滑模控制的抖振在使用模糊系统逼近不确定参数上界时有所减弱,系统具有滑模控制所具有的鲁棒性.最后的仿真证明了理论分析的正确性.     

考虑目标机动和落角约束的二阶滑模制导律

针对末制导阶段导弹以期望的终端落角攻击高机动目标的需求,将Super-twisting算法与自适应滑模扰动观测器相结合,提出一种满足终端落角约束的二阶滑模制导律。目标机动带来的干扰导致系统扰动的上界未知,将目标加速度视为系统扰动,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动进行在线估计,通过对观测器增益进行自适应调整,克服传统观测器选取增益时依赖扰动上界的缺陷。设计改进的Super-twisting算法作为制导律的趋近律,在降低抖振的同时使制导律可充分利用导弹的过载能力,从而提升系统的收敛速度,解决传统Super-twisting算法中系统状态远离平衡点时收敛速度慢的问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明该制导系统能在有限时间内收敛。数学仿真结果表明：自适应滑模扰动观测器和所设计制导律有效,自适应滑模扰动观测器能够准确跟踪系统扰动,所设计的制导律能够满足期望的终端落角约束,且具有较高的命中精度,脱靶量小于0.2 m。     

基于模糊逻辑的自适应全局Terminal滑模控制

针对一类不确定非线性系统，分为已知名义模型和不确定模型两部分，考虑不确定因素的上界已知和未知两种情况，设计一种全局Terminal滑模和基于模糊逻辑的自适应全局Terminal滑模控制器，使得系统能够很好地跟踪参考输入，并且滑模控制的抖振在使用模糊系统逼近不确定参数上界时有所减弱，系统具有滑模控制所具有的鲁棒性。最后的仿真证明了理论分析的正确性。     

基于扰动观测器的机载光电稳定平台自适应指数时变滑模控制

针对考虑载机干扰、摩擦力矩和参数不确定性等扰动因素影响的机载光电稳定平台高精度控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应指数时变滑模控制方法。该方法利用非线性扰动观测器观测系统的聚合不确定性,用来抵消外界扰动和参数不确定性对系统的干扰。在此基础上,设计自适应指数时变滑模控制器,实现了光电稳定平台伺服系统在残余聚合扰动影响下的期望角位置转动的全局鲁棒控制,该方法不需要确定聚合不确定性的上界信息,同时避免了普通自适应滑模的切换增益过度自适应问题,最终通过李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,系统角位置最终渐近收敛到期望角位置。数值仿真和样机测试结果表明,在外界扰动和参数不确定性的影响下,该方法能够实现系统的高精度角位置控制。     

滑模变结构控制及在电动舵系统中的应用研究

针对导弹电动舵系统的精确控制问题,在建立系统非线性数学模型的基础上,设计了一种基于趋近率的滑模变结构控制（VSC）算法。通过连续化控制量较好的消除了系统抖振,根据上下界的原理对外部干扰和不确定的影响性进行补偿,从而提高了算法的鲁棒性和非线性处理能力。通过对典型导弹电动舵系统仿真,结果表明,在电动舵系统受内部参数摄动和外部非线性干扰的工况下,利用该方法设计的控制器,能实现快速、准确、无超调地跟踪给定信号。     

模糊滑模控制在某型发射装置伺服系统中的应用

针对复杂作战环境下某型发射装置伺服系统控制问题,设计模糊滑模变结构控制器。通过模糊控制对系统的不确定性进行在线估计,实现滑模控制中切换增益的自适应调整,在保证控制鲁棒性的同时增强控制的连续性。仿真结果表明:设计的模糊滑模变结构控制器对伺服系统参数不确定性和外界干扰等具有较强的鲁棒性,提高了系统的运行品质,同时滑模变结构控制的抖振也得到了明显抑制。     

电动舵机系统建模及控制算法

舵机是导弹控制系统重执行机构,其性能直接影响导弹命中精度;为了提高舵机系统跟踪精度与带宽,对直流无刷电动舵机系统分析、建模,设计经典PID控制器与指数趋近律滑模控制器;系统仿真表明：滑模变结构控制器在电动舵机控制方面具有优良的动态品质,满足舵系统指标求。     

基于高阶滑模观测器的微分滑模四旋翼无人机控制研究

针对四旋翼无人机鲁棒控制问题,提出了一种基于高阶滑模观测器的内环与外环控制器设计方法。首先,建立了四旋翼无人机模型的运动学与动力学方程,通过反馈线性技术将模型分解为线性部分与非线性部分。然后,在输入信号延迟的基础上推导了相应的滑模控制律,由分离定理分别设计了观测器与控制器,通过扰动识别减少需要观测的状态变量,继而减少了测量传感器,同时对观测器以及整个闭环系统稳定性进行了证明。仿真验证了所提出的控制算法在提高四旋翼无人机姿态控制系统精度以及鲁棒性方面的有效性。     

系统收敛时间和攻击角度控制的滑模导引律

针对打击机动目标带攻击角度约束的导引律设计问题,采用滑模控制理论、任意收敛时间控制方法和干扰观测器,设计了一种攻击角度和收敛时间控制的导引律。根据弹目相对运动关系,将目标机动和建模误差等视为干扰,构建了考虑攻击角度约束的制导系统状态方程。分析了任意收敛时间控制方法在干扰情况下的性能,采用滑模控制和干扰观测器对任意收敛时间控制方法进行改进,提升鲁棒性。将该方法用于滑模面和趋近律设计中,采用干扰观测器对系统扰动进行估计,基于滑模控制理论,结合制导控制系统状态方程,推导出了收敛时间和攻击角度可控的滑模导引律。相比有限时间收敛导引律,该导引律的收敛时间和攻击角度可直接设定,无需根据制导参数计算。设置不同的目标机动方式以及不同的攻击角度和收敛时间,进行了多场景的数值仿真。结果表明,所提导引律能够有效实现攻击角度和收敛时间控制,并精确命中目标,同时相比现有导引律其制导性能更佳。     

基于扰动补偿的多轴车辆主动悬架自适应模糊动态滑模控制策略研究

针对某型六轴特种车辆改善行驶平顺性并保障其任务用途的要求,文中建立了半车主动悬架多体系统动力学模型.以自适应理想天棚阻尼悬架为参考,采用模糊切换增益调节的动态滑模理论进行控制器设计;利用观测器进行扰动补偿;并通过李雅普洛夫方法证明闭环系统稳定性.提出一种基于扰动补偿的自适应模糊动态滑模控制策略.仿真结果表明,新型多轴车辆主动悬架控制器成功抑制了滑模控制的高频抖振问题,相对于传统控制方法具有更好的性能表现.