龙门起重机的模糊滑模定位与防摆控制

提出了一种龙门起重机模糊滑模定位与防摆控制方案。考虑吊绳绳长的变化,把龙门起重机系统简化为三个多输入子系统,定义了四个滑模面,设计了模糊滑模控制器,使得起重机小车能快速精确到达期望位置,在负载快速提升和下降过程中抑制重物的摆动,并能准确跟踪吊绳绳长的变化,实现控制目标,提高生产效率,同时系统能快速到达滑平面,改善控制系统的性能。仿真结果证明了该控制方案的正确性和有效性。     

基于非线性干扰观测器的解耦时变快速终端滑模控制

针对一类四阶欠驱动系统,提出一种基于非线性干扰观测器的解耦时变快速终端滑模控制策略。将四阶系统分解为两个二阶子系统,分别用一个关于系统状态的非线性函数设计各子系统时变滑模面的指数项参数,用第2个子系统的滑模面构造中间变量,将其引入第1个子系统的滑模面中,构造出整个四阶系统的整体滑模面。采用改进的非奇异时变快速终端滑模控制律使两个子系统的状态分别在有限时间内收敛到平衡点;同时为削弱外部扰动对系统控制效果的影响,设计了一个基于双曲正切跟踪微分器的非线性干扰观测器估计外部干扰和系统的不确定性,并将估计值补偿给控制器。利用Lyapunov稳定性原理证明了系统滑模面的渐近稳定性。将该方法应用于小车倒立摆系统的稳定控制,并与现有的解耦滑模控制算法相比,验证了其有效性及优越性。     

一类非完整系统的分层全局快速终端滑模控制

基于滑模变结构控制理论,提出了一种用于平面二自由度欠驱动机器人非完整系统的全局快速终端滑模变结构控制方法。该方法将系统的状态方程化为标准形式的单输入多输出的非线性系统方程,运用全局快速终端滑模方法分别构造子系统的滑模面,结合这两个滑模面构造一个总的滑模面,利用李雅普诺夫函数和准滑动模态设计方法求取系统总的控制量,以实现主动关节与被动关节的轨迹规划和削弱由于采用滑模变结构控制而产生的抖振。最后利用所提出的方法设计了控制系统并进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性与快速性。     

一类非完整系统的分层全局快速终端滑模控制

基于滑模变结构控制理论,提出了一种用于平面二自由度欠驱动机器人非完整系统的全局快速终端滑模变结构控制方法.该方法将系统的状态方程化为标准形式的单输入多输出的非线性系统方程,运用全局快速终端滑模方法分别构造子系统的滑模面,结合这两个滑模面构造一个总的滑模面,利用李雅普诺夫函数和准滑动模态设计方法求取系统总的控制量,以实现主动关节与被动关节的轨迹规划和削弱由于采用滑模变结构控制而产生的抖振.最后利用所提出的方法设计了控制系统并进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性与快速性.     

一类欠驱动系统的滑模分解控制器设计

为解决欠驱动系统控制中的稳定性问题,设计一种滑模分解控制器。该方法采用状态分组法将系统分解成若干子系统,并针对各子系统设计出相应的滑模面。在各子滑模面之间使用中间变量法建立起相互联系,进而搭建整个系统滑模面。采用等效控制法和指数趋近律对系统的控制律进行求解,并应用连续化方法削弱滑模控制器的抖振现象。由于采用了具有单位向量函数形式的中间变量,该方法处理了滑模分解控制器的控制律的求取问题,并严格保证了闭环控制系统稳定性。借助Lyapunov稳定原理验证了系统各滑模面的渐近稳定性。将该方法应用于欠驱动系统的控制中,数值仿真结果验证了其有效性。     

基于Super-Twisting算法的欠驱动RTAC系统解耦滑模控制

针对欠驱动RTAC系统的镇定问题,提出一种基于super-twisting算法的解耦滑模控制方法;该方法采用连续控制律实现欠驱动RTAC系统的渐近镇定,能够有效削弱解耦滑模控制器的抖振。针对平移小车子系统和旋转小球子系统分别设计第一层滑模变量,然后在此基础上构造第二层滑模变量;由第二层滑模变量的动态方程得出等效控制律,并采用super-twisting算法推导连续的切换控制器。所设计的连续解耦滑模控制器由切换控制器和第二层滑模面的等效控制律构成,能够保证各层滑模变量收敛至0。仿真测验结果表明所提出的控制方法的有效性。     

基于自适应模糊滑模控制的欠驱动集装箱起重机防摆系统设计

针对非线性、欠驱动集装箱起重机摆动控制难点,提出自适应模糊滑模控制器防摆系统设计方法。模糊滑模控制律能够保证系统渐近稳定,在起重机不能保持一致渐近稳定的情况下,能够改进负载摆动过渡响应。选用主工控机实现控制算法和功能,结合PLC与变频调速技术准确定位和调速,现场总线技术和HMI用来数据通讯和交互。     

欠驱动机械臂滑模控制与实验研究*

针对非线性、强耦合的欠驱动两杆机械臂Pendubot,提出了一种在倒立不稳定平衡点邻域内局部线性化的基于Hurwitz稳定判据的滑模控制方法。首先定义一个分别由主动臂和欠驱动臂的角位置、角速度跟踪误差的线性组合滑模面。通过Lyapunov稳定性分析保证了系统的所有状态能够到达滑模面并保持在滑模面上,根据滑模面条件,降低原系统的阶数,再令降阶系统满足Hurwitz稳定判据,从而原系统渐进稳定,其所有状态变量最终收敛于平衡点,同时得到滑模面参数。仿真和实验结果表明,所设计的控制方法易于实现,能够抵抗一定的外界干扰,对模型的参数摄动不敏感、鲁棒性强。     

基于滑模自抗扰控制的变绳长塔机防摆控制

塔式起重机在实际应用中，由于绳长的变化会加剧负载(货物)的摆动，使得货物很难被快速、准确地运输到指定的位置。因此，为了对塔式起重机负载进行精确定位及防摆控制，提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的变绳长塔机防摆控制方法。首先，根据拉格朗日方程得出了系统的动力学方程，并依据动力学方程将系统分为了变幅、回转、提升3个子系统，并对每个子系统分别设计了线性扩张状态观测器(LESO),观测和补偿了对应回路中因参数变化、系统耦合及外界因素引起的未知总干扰；然后，结合滑模控制(SMC),设计了带有干扰补偿的非线性误差反馈控制律；最后，在MATLAB/Simulink中，在快速性、鲁棒性方面，对比分析了滑模控制方法与滑模自抗扰控制方法的控制性能。研究结果表明：相比于滑模控制方法，滑模自抗扰控制方法对塔机防摆控制时间缩短了25.5%,并且该方法不仅可以提高塔机的快速响应性能，而且具有较强的鲁棒性和自适应性，可以对塔式起重机负载进行精确定位及有效的防摆控制。     

车辆主动悬架自适应模糊滑模控制研究

针对主动悬架系统具有的非线性和不确定性,结合滑模控制的鲁棒性和模糊控制的优势,建立自适应模糊滑模控制策略。确定滑模切换面参数,应用切换控制方法和函数逼近技术改善滑模运动的动态品质,并利用模糊语言达到控制悬架振动的效果。以车辆1/4主动悬架动力学模型为对象进行仿真,结果显示,与传统的模糊控制相比,自适应模糊滑模控制能有效地改善路面变化对悬架的影响。     

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。     

并联机器人的智能模糊滑模控制算法

针对以交流伺服电机驱动的二自由度并联机器人,设计了智能模糊滑模控制算法.该方法先设计动态滑模面,使系统的任意初始状态一开始就在滑模面上,消除了滑模控制的到达运动阶段,使系统在响应的全过程都具有鲁棒性;然后设计一种智能模糊控制器,用模糊控制器的输出取代滑模控制切换项的输出.仿真结果表明,该控制方法不仅增强了全局抗干扰能力,而且有效地消除了系统的抖振现象.     

基于模糊切换增益调节的惯性稳定平台滑模控制

为了实现航空遥感惯性稳定平台在复杂多源扰动环境下的高精度控制,提出基于模糊滑模的惯性稳定平台高精度控制 方法,通过对总和扰动抑制实现对多源扰动抑制,从而提高稳定平台控制精度。 首先将惯性稳定平台的所有扰动视为整体,基 于滑模等效控制设计惯性稳定平台的全局快速终端滑模控制器,实现系统状态快速、精确地收敛到平衡状态并且不离开滑模 面。 其次,针对控制系统存在鲁棒性与抖振问题无法兼顾的问题,在滑模控制基础上融合模糊切换增益调节,设计模糊规则对 惯性稳定平台滑模控制中的切换增益进行实时调节,从而利用切换增益消除干扰项。 最后,对所提出方法的正确性进行仿真以 及实验验证。 结果表明,基于模糊切换增益调节的滑模控制方法扰动抑制能力强、稳定精度高,相对于 PID 控制和全局快速终 端滑模控制,稳定精度分别提高 32. 7% 和 15. 3% 。     

桥式起重机无源滑模防摆控制方法研究

针对欠驱动桥式起重机系统,考虑负载的提升过程,建立欧拉-拉格朗日三维误差系统,通过对系统进行无源性分析,构造了Lyapunov能量函数,且与滑模变结构控制结合,提出了一种无源滑模防摆控制方法,使得系统渐近稳定,并实现了小车的快速定位和负载的有效防摆,提高了系统的鲁棒性,改善了系统的控制性能。仿真结果验证了控制方案的有效性。     

基于反步法和分层滑模控制的轮式移动机器人轨迹跟踪

结合了反步法和分层滑模控制方案提出了一种轮式移动机器人轨迹跟踪控制算法。首先,针对一类轮式移动机器人系统将其分解成两个子系统,分别设计子系统的控制率。针对第一个子系统,利用分反步法通过构造Lyapunov函数设计系统的控制率。针对第二个子系统,将其进一步分解为两个子系统,利用分层滑模技术设计出最终的控制器。基于反步法和分层滑模控制方案设计的系统控制器,不仅可以保证了闭环系统是渐进稳定的且系统的跟踪误差能够收敛到任意小的邻域内。最后通过一个数值模拟结果表明了所提出控制方法的有效性。     

基于逆系统方法的起重机网络远程控制策略

以起重机为网络远程控制对象,基于逆系统方法设计了起重机速度和磁通的解耦伪线性系统;并对此伪线性系统引入了线性反馈.针对网络控制系统中存在的网络诱导时延问题,建立了基于网络的起重机闭环系统模型,并以此为基础设计了速度和磁通的滑模控制器.利用Lyapunov定理证明,设计的控制器能够使系统状态收敛于滑模面,并能够保证闭环网络控制?破 系统全局稳定,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

基于快速幂次趋近律的人-椅及油气悬架系统模糊滑模控制

为了提升工程车辆的行驶平顺性和驾驶员的驾驶舒适性,在工程车辆半主动油气悬架系统力学模型的基础上,综合考虑驾驶室座椅对人体臀部和驾驶室地板对人体小腿两部分振动对驾驶员的影响,参考人体集中质量模型建立人-椅集中质量模型。基于工程车辆半主动油气悬架系统,针对滑模控制策略的稳定性问题,提出基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制方法,并将其与被动悬架、模糊滑模控制方法进行方真对比。仿真结果表明,基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制方法与被动悬架和模糊滑模控制方法相比,车身垂向加速度分别降低了82.6%和67.6%,车轮动载荷分别降低了46.2%和25.7%;与被动悬架相比,驾驶员总加权加速度降低了71.1%。经频域分析可见,基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制器可以明显降低人体内脏和脊椎共振频率范围内的振动,表明基于快速幂次趋近律的模糊滑模控制方法相比于模糊滑模控制方法,可以有效提升工程车辆的行驶平顺性和驾驶员的驾驶舒适性。     

基于T-S模糊系统的漂浮基空间机器人关节协调运动的分散自适应滑模控制

针对载体位置和姿态均不受控的漂浮基空间机器人系统动力学方程难以预知的情况,提出了一种基于模糊逻辑系统的分散自适应滑模控制方案。利用第二类拉格朗日方法建立了空间机器人系统动力学方程。针对空间机器人的每一个自由度,将其动力学描述为分散交联子系统的集合。使用T-S模糊逻辑系统逼近子系统未知的动力学模型,然后设计自适应滑模控制器消除交联项和模糊逼近误差对轨迹跟踪性能的影响,并用Lyapunov理论证明控制器的稳定性。这种控制方法不需要预知系统动力学方程。数值仿真结果证实了该分散控制器的可靠性和有效性。     

转台伺服系统的自适应模糊滑模逼近控制

在传统的转台伺服系统中加进了自适应模糊滑逼近模控制器。解决了传统的转台伺服控制方法易随电机参数变化而变化,抗负载扰动性能差,鲁棒性弱的缺点。自适应模糊滑模控制器作为一种非连续性控制,最大优点便是其滑动模态对加给系统的干扰具有完全的自适应性。系统再利用积分滑模面设计切换函数且将其模糊化,然后采用自适应模糊逼近方法,实现了对线性系统和非线性系统的高精度控制。仿真结果表明,自适应模糊滑模逼近控制不但具有良好的鲁棒性、较快的响应速度,而且在相似的控制效果下,可以极大的削弱滑模控制固有的抖振现象。     

桥式吊车系统的自适应滑模抗摆控制

针对欠驱动桥式吊车系统的负载快速精确定位问题,提出了一种基于自适应滑模的抗摆设计方法。基于系统模型,设计了一种自适应分解滑模控制器和线性滑模面,实现了在小车快速定位的同时,消除负载摆动的控制目的。仿真实验结果证明,该控制器可实现桥式吊车系统负载的定位要求。