多输入多输出非线性系统的受限滑模控制

本文针对一类具有执行器和状态约束的多输入多输出非线性系统,研究了基于高阶滑模观测器的滑模控制和稳定性分析问题,通过对该系统进行逆变换并考虑其控制输入系数矩阵的对合跨度分布,我们设计了一类高阶滑模观测器用于实现系统的状态估计,其中,采用鲁棒精确微分器分析了所得误差估计系统的收敛性.然后,利用原系统的部分状态变量设计了二阶...     

多输入不确定离散时滞系统的灰色滑模控制

针对存在时变参数不确定性和随机干扰的多输入不确定离散时滞系统,设计了基于LMI的滑模控制器以消除时滞的影响,并使系统状态在有限时间内收敛到零,然后对系统的不确定部分建立灰色估计模型,并进一步设计了灰色补偿器。仿真结果表明,采用所设计的灰色滑模控制器,不仅有效地消除了时滞的影响,抑制了时变参数不确定因素和随机干扰,而且保证多输入不确定离散时滞系统具有良好的鲁棒稳定性。     

非匹配不确定高阶非线性系统的滑模控制新方法

对具有非匹配不确定的高阶非线性系统,采用改进的高阶滑模微分器获取已知状态的任意阶微分估计值,再以恰当阶次的状态微分估计值之差,得到非匹配不确定项及其微分的估计值,证明了其误差任意小.为避免奇异性和抖振,采用两种方案设计了滑模控制器,并设计鲁棒项提高系统鲁棒性.基于Lyapunov~论证明了系统稳定性.同现有其他方法相比,该方法具有适用范围更广、收敛速度快、控制精度高、运算量小、保守性低等优点.最后仿真证明了本文所有结论.     

MIMO非线性不确定系统二阶滑模控制

提出了一种基于有限状态机切换策略的多输入多输出二阶滑模控制算法。算法保证了传统滑模控制对参数变化和扰动不灵敏的特点,削弱了滑模控制的“抖动”现象。在上界未知的测量噪声和参数变化的情况下,算法通过滑模量及其微分的符号构成控制律,实现了系统的镇定。仿真结果表明算法在噪声环境下能保证系统的稳定性,对参数不确定具有较强的鲁棒性。算法结构简单,便于实现。     

不确定多时滞系统的输出滑模控制

本文研究了带有不匹配参量不确定性和匹配外扰的多时滞系统的鲁棒滑模控制。当状态不可量测时,利用系统输出设计滑模面,通过线性矩阵不等式给出了滑模面存在的一个时滞无关充分性条件,在此基础上设计变结构控制律,实现滑模控制。最后通过仿真说明该控制策略的有效性。     

一类带死区输入的非线性不确定系统滑模自适应控制

研究一类参数不确定和带有未知死区的非线性系统滑模自适应控制问题。将死区分解为两部分,被控系统中有两类不确定性的系统参数,一类是常值的未知系统参数;另一类是时变的未知系统参数和部分未知的死区。采用滑模控制和自适应控制相结合的方式,第一类不确定性可以由自适应控制来处理,而第二类不确定性可以由滑模控制来处理,即滑模自适应控制器。为了消除滑模控制所带来的抖振,引入边界层。采用’Lyapunov函数证明了系统的稳定性。仿真实验表明方法的可行性。     

一类非线性不确定系统的高阶积分自适应滑模控制

为有效改善传统积分滑模在一类非线性不确定系统的应用中存在的抖振问题,结合有限时间收敛理论、高阶积分滑模理论和自适应控制理论,提出了一种高阶积分自适应滑模控制方法;该方法通过选取有限时间收敛反馈量和设计高阶积分滑模面,不仅确保了系统状态误差在有限时间内的收敛性,而且还保证了系统具备对不确定性干扰的抑制能力;同时,当系统的不确定项的边界范围无法预先确定时,采用自适应方法对滑模控制的趋近速率进行估计;仿真结果表明所提方法能够有效抑制非线性不确定系统的抖动,并具有较高的控制精度.     

不确定输入时滞系统的滑模输出反馈控制

研究了在状态不可测,并且状态参数和控制输入矩阵同时存在不确定性的情况下,不确定输入时滞系统的滑模控制问题.为了有效克服不确定性和时滞对系统稳定性的影响,在状态估计空间选择了一种积分型的切换函数,设计了一种基于状态观测器的滑模控制器,并证明了所设计切换面的可达性.通过李亚普诺夫理论,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件.数值仿真验证了算法的有效性.     

一类不确定非线性系统自适应模糊滑模控制

针对一类带有未知外部扰动的不确定非线性系统,建立自适应模糊滑模控制器。基于Lyapunov稳定性理论,设计系统可调参数的自适应规则,控制器的设计过程中无需知道系统的具体模型及未知非线性函数的先验知识。数值仿真的结果也验证了该方法的有效性。     

不确定非线性系统的自适应反推高阶终端滑模控制

针对一类非匹配不确定非线性系统,提出一种神经网络自适应反推高阶终端滑模控制方案.反推设计的前1步利用神经网络逼近未知非线性函数,结合动态面控制设计虚拟控制律,避免传统反推设计存在的计算复杂性问题,并抑制非匹配不确定性的影响;第步结合非奇异终端滑模设计高阶滑模控制律,去除控制抖振,使系统对于匹配和非匹配不确定性均具有鲁棒性.理论分析证明了闭环系统状态半全局一致终结有界,仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

Time-varying sliding mode control for a class of uncertain MIMO nonlinear system subject to control input constraint

To solve the regulator problem of a class of uncertain MIMO nonlinear systems subject to control input constraint, three types of time-varying sliding mode control laws are proposed. The sliding surfaces pass the initial value of the system at the initial time, and are shifted/rotated towards the predetermined ones. The controller parameters are optimized by genetic algorithm (GA). Lyapunov method is adopted to prove the stability and robustness to the parameter uncertainties and external disturbance. By me...     

不确定非线性系统的自适应反演终端滑模控制

针对一类参数严格反馈型不确定非线性系统, 本文提出一种自适应反演终端滑模控制方法. 反演控制的前n-1步结合自适应律估计系统的未知参数, 第n步采用非奇异终端滑模, 使系统最后一个状态有限时间内收敛.利用微分估计器获得误差系统状态的导数, 并设计了高阶滑模控制律, 去除控制抖振, 使系统对于匹配和非匹配不确定性均具有鲁棒性. 同自适应反演线性滑模方法相比, 所提方法提高了系统的收敛速度和稳态跟踪精度, 并且控制信号更加平滑. 仿真结果验证了该方法的有效性.     

Terminal sliding mode control of second-order nonlinear uncertain systems

In this paper, a terminal sliding mode control scheme is proposed for second-order nonlinear uncertain systems. By using a function augmented sliding hyperplane, it is guaranteed that the output tracking error converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. In addition, the proposed scheme eliminates the reaching phase problem so that the closed-loop system always shows the invariance property to parameter uncertainties. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Finite-time state observation for non-linear uncertain systems via higher-order sliding modes

This article deals with the problem of finite-time state estimation for a class of non-linear systems possibly affected by modelling uncertainties and/or unknown inputs. The proposed method, based on the high-order sliding mode control approach, does not require the system to be transformed to any normal form, which can be difficult to achieve in the presence of model uncertainties. The sufficient conditions for observability are derived in terms of certain geometric restrictions imposed on the system's vector fields. Methods for the approximate and exact reconstruction of the unknown inputs are given and simulation results are provided and commented.     

Simplex sliding mode methods for the chattering reduction control of multi-input nonlinear uncertain systems

The simplex sliding mode control method is further developed by considering uncertain control systems non-affine in the control law. In order to reduce chattering effects, a set of integrators is added in the input channels. The augmented system is then controlled by a switching logic based on the simplex control method. As a result, the original control vector turns out to be continuous. A second order sliding mode observer is used when the sliding output is not available. Explicit conditions are identified about systems uncertainties and the simplex geometry in order to guarantee the convergence of the proposed methodology.     

非匹配不确定系统的终端滑模分解控制

针对非匹配多变量模型不确定系统,提出了一种终端滑模分解控制方法.通过状态变换和去耦合处理将系统转换为块能控标准型,它由匹配扰动的值域空间子系统和稳定的非匹配扰动的零动态子系统组成.提出了特殊的终端滑模超曲面,采用滑模控制策略,使值域空间子系统的状态在有限时间内收敛至平衡点,随后非匹配扰动的零动态子系统渐近收敛至平衡点附近的邻域内,且建立了该邻域的范围与系统的非匹配不确定性范围之间的数学关系,并用于系统的设计与分析.所提方法对于维数较高的非匹配不确定系统的控制具有较大的意义,可简化设计,实现递阶控制.仿真实     

不确定离散时间系统的复合非线性反馈积分滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出一种基于离散复合非线性反馈的积分滑模(DCNF-ISM)控制策略,并将该算法应用于扰动下的磁盘跟踪问题.该算法由离散复合非线性反馈(DCNF)控制律与积分滑模(ISM)控制律两部分组成,其中DCNF控制律用于保证系统具有较好瞬态性能,基于改进的离散趋近律设计的ISM控制律用于保证系统鲁棒性.基于Lyapunov稳定性理论对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明,证明了离散时间系统的一致最终有界性.仿真结果表明,本文提出的控制策略能保证系统在扰动下仍然能够精确跟踪给定的参考信号,与传统的DCNF控制相比,该算法能够保证系统具有响应速度快超调量小、鲁棒性强等优点.     

Adaptive sliding mode control for discrete-time multi-input multi-output systems

In this paper, robust adaptive sliding mode tracking control for discrete-time multi-input multi-output systems with unknown parameters and disturbance is considered. The robust tracking controller is comprised of adaptive control and sliding mode control design. Bounded motion of the system around the sliding surface and stability of the global system in the sense that all signals remain bounded are guaranteed. If the disturbance and the reference signal are slowly varying with respect to the sampling frequency, the proposed sliding mode controller can reject the disturbance and output tracking can be approximately achieved. Simulation results are presented to illustrate the proposed approach.