基于非线性干扰补偿的倒立摆反演终端滑模控制

针对倒立摆控制系统既是非线性系统,又存在干扰及参数不确定的情况,提出了基于干扰补偿的反演终端滑模控制.充分利用反演与终端滑模控制的优点,在反演滑模控制的最后一步,采用终端滑模面取代传统的线性滑模面,使误差快速收敛到零,从而提高控制精度.同时,利用非线性干扰观测器对干扰信号进行估计,并进行前馈补偿,提高系统的抗干扰能力.仿真结果表明所用方法的有效性.     

基于PD方法的不确定机器人神经网络变结构控制

针对不确定机器人轨迹跟踪控制,提出基于PD方法自适应神经网络变结构控制律,利用RBF神经网络补偿系统参数不确定性,用滑模变结构控制器消除神经网络的逼近误差.仿真结果表明,该控制律能保证轨迹跟踪误差的快速收敛性及对参数不确定性和外部扰动的鲁棒性.     

基于微粒群算法的模糊滑模控制

针对一类非线性控制系统,提出一种新的基于微粒群算法的模糊滑模控制方法。将模糊控制和滑模控制相结合,利用滑模控制使系统的跟踪误差进入给定的边界层内,启用模糊控制取代切换控制;同时为保证模糊滑模控制系统的全局稳定性,加入监督控制以柔化控制输入;最后基于微粒群算法对滑模面系数和不均匀隶属度函数因子寻优,不仅加快了系统到达滑模面的速度,减小了误差,而且有效地消除了高频抖振。仿真结果表明了该方法的有效性。     

双臂空间机器人的固定时间轨迹跟踪控制

针对双臂空间机器人轨迹跟踪控制问题,考虑系统跟踪误差收敛时间易受初始状态影响,提出与初始状态无关的固定时间非奇异快速终端滑模控制策略. 基于固定时间稳定性理论,设计改进的固定时间非奇异快速终端滑模面. 该滑模面解决了终端滑模控制的奇异问题,使得系统跟踪误差在远离、接近原点时均有较快的收敛速度. 为了削弱滑模控制存在的抖振现象和提高趋近阶段的收敛速度,提出改进的固定时间趋近律,应用李雅普诺夫理论证明闭环系统的固定时间稳定. 以双臂空间机器人为被控对象进行对比仿真,结果表明,所提控制策略具有更高的控制精度、更快的收敛速度和更强的鲁棒性.     

车辆半主动座椅悬架滑模变结构控制

针对三自由度的车辆座椅悬架模型,以近似天棚阻尼系统为参考模型,运用滑模变结构方法设计了半主动座椅悬架的滑模控制器.首先将实际被控系统和参考模型间的广义误差动力学引入渐近稳定的滑动模态中;采用极点配置法确定滑模切换面的参数,根据滑模控制理论推出滑模面上的等效控制力,再选择等速趋近律确定实时控制阻尼力.仿真结果表明在时域和频域中,该滑模控制器性能较稳定,较被动及PID控制的座椅悬架系统其减振效果得到明显改善,具有较好的鲁棒性和跟踪性能.     

导弹尾翼电动负载模拟器快速终端滑模控制

针对永磁同步电机驱动的导弹尾翼电动负载模拟器存在的高阶非线性及参数时变问题,提出一种基于反演设计的快速终端滑模控制方法.建立电动负载模拟器系统的状态空间模型,将建模误差及参数摄动视为未知扰动项,基于反演控制的设计思想,将系统模型划分为3个子系统,采用快速终端滑模方法设计控制律,使跟踪误差在有限时间内收敛到零.然后应用Lyapunov方法证明了闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,最后通过试验验证了该控制策略的有效性.与PI+前馈补偿控制策略相比,该方法能够更好地抑制系统中的多余力矩,提高了电动加载系统的力矩加载精度,同时有效提高了加载系统的鲁棒性.     

基于非线性Terminal滑模的动能拦截器末制导律设计

滑模制导律由于具有优越的性能而得到广泛关注,其设计的关键是滑模面的选取。传统的滑模变结构制导律通常都选择线性滑动平面,并保证系统到达该平面后跟踪误差渐近地收敛到零,在此过程中对收敛时间没有约束,因此不能满足快速性要求。针对这一问题,可以采用Terminal滑模控制策略,即在滑模面设计中引入非线性函数,使跟踪误差在有限时间内收敛到零。分析了一类非线性Terminal滑模面在应用中存在的问题,针对该问题设计了一种改进形式的非线性Terminal滑模面,并推导了系统从任意初始状态到达平衡状态所需时间的表达式。之后,针对动能拦截器末制导,基于改进方法设计了一种非线性Terminal滑模制导律,仿真结果表明,相对于传统的滑模制导律,所设计的制导律可以满足动能拦截的要求,不仅能够使系统状态在有限时间内收敛,而且脱靶量更小。     

基于反馈线性化解耦的直驱H型平台滑模轮廓控制

针对直驱H型平台轮廓控制中轮廓误差受机械耦合影响的问题,提出一种基于反馈线性化解耦的直驱H型平台滑模轮廓控制方法.该方法采用输入输出反馈线性化理论对多变量、强耦合的直驱H型平台设计解耦控制律,将耦合模型解耦为独立的单输入、单输出的系统.为克服不确定项的影响,保证系统的鲁棒性,实现参考轮廓的精密跟踪,将滑模控制应用于解耦后的系统中.利用李雅普诺夫理论证明控制器的渐近稳定性.结果表明,所提控制方法能有效提高H型平台轮廓跟踪精度和系统鲁棒性.     

离散终端滑模控制及其在Buck变换器中的应用

针对Buck变换器这类具有强非线性与负载随机突变等特点的系统,考虑数字控制实现的工程需求,在传统终端滑模控制的基础上,提出了一种离散终端滑模控制策略。首先在完成离散终端滑模控制器设计的基础上,进行了系统稳定性分析。随后对离散终端滑模控制和离散线性滑模控制两种控制器作用下的输出跟踪误差进行了分析。最后将本文提出的方法应用于Buck变换器输出电压稳定控制上并进行仿真,从输出电压的稳态误差,稳定时间和控制器输出抖振等方面与传统离散线性滑模控制的效果进行了对比。结果表明：离散终端滑模控制能有效提高系统的动静态特性及抗扰能力。     

基于自适应参数估计的反推终端滑模再入飞行控制

针对空天飞行器再入飞行时动态的强非线性和不确定性问题,提出了一种基于反推法的自适应终端滑模控制方法．首先建立了ASV的具有时变参数的严反馈形式被控模型,进一步采用自适应策略在线估计被控系统的不确定参数,将一阶低通滤波器引入到虚拟控制律设计中,降低反推计算的复杂性．在反推设计的最后一步引入终端滑模控制,以提高控制系统对于匹配不确定性的鲁棒性和系统跟踪误差的收敛速度,同时引入矩阵的广义逆,避免控制增益参数估计过程中可能出现的奇异现象．最后借助Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统误差及状态信号一致最终有界．以某型ASV再入姿态跟踪控制为目标,进行了6自由度飞行仿真验证. 结果表明:所提出的自适应反推终端滑模控制方法跟踪速度快、鲁棒性强,且对不确定参数具有较强的自适应能力．     

基于分段幂次函数滑模观测器的 永磁同步电机速度控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,解决传统滑模控制器中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种采用分段幂次函数的新型滑模观测器。利用Lyapunov稳定判据对系统稳定性进行了证明,并在新型滑模观测器前设计了滑模速度控制器,最后与传统的PI控制器进行仿真比较。Matlab仿真和实验结果表明,新型滑模观测器结合滑模速度控制器的控制方法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的性能,所得结果验证了所提出方法的有效性。     

地震激励下线性结构的滑动模态控制

滑动模态控制（ＳＭＣ）方法是最近提出的一种新的结构控制方法,该方法具有控制效果明显,鲁棒性好等优点。滑动模态控制方法中滑移面和控制律的确定是最为关键的两步,详细介绍应用ＬＱＲ方法确定滑移面的原理和步骤,并基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ直接法提出了一种控制律。应用滑动模态控制（ＳＭＣ）方法和所提出的控制律,对一地震激励下的八层线性结构主动控制的算例进行了分析。分析表明,滑动模态控制方法是一种很有应用前景的结构振动控制策略。     

具有多延时和不确定性的网络控制系统的滑模控制器设计

针对一类具有多状态延时和不确定性的单输入线性网络控制系统提出一种滑模控制SMC(Sliding Mode Control)的设计方案．通过假定一个虚拟状态，并把SMC和LQR(Linear Quadratic Regulator)结合起来．设计出的控制器能够保证整个闭环网络控制系统的稳定性。     

高超声速飞行器快速平滑自适应二阶滑模控制

为解决高超声速飞行器在爬升的过程中存在严重匹配/非匹配不确定性的问题,提出了一种新型的自适应超螺旋滑模控制方法以抑制爬升段存在的匹配不确定性,并将该方法与滑模微分器相结合,以解决爬升段存在的非匹配不确定性.首先用滑模微分器估计反馈线性化模型中速度和高度的各阶导数,以缩小反馈线性化模型与原模型的差距;其次在传统超螺旋滑模的基础上,加入线性项以提高收敛速度;将积分项中不连续的符号函数连续化,保证控制输入的平滑性,更大程度削弱抖振;针对未知上界复合干扰,设计了一种自适应参数可增大可减小的自适应律,保证参数既不过大估计,又可放宽初值的选取,保证收敛速度. 仿真结果表明:改进后的控制方法可实现状态量在有限时间内跟踪上指令信号,完成控制要求;且相较于传统超螺旋滑模控制算法,改进的控制方法控制输入更加平滑,收敛速度更快,从而验证了该方法的有效性以及先进性.     

网络控制系统最优滑模控制器设计

针对网络控制系统中的网络诱导时延及不确定性因素,设计了有较强鲁棒性的滑模控制器。为了简化系统的设计,首先,利用线性变换将原时滞系统转化为无时滞不确定性系统,基于变换后的系统进行滑模控制器的设计。结合二次型性能指标最优控制方法,给出了线性无时滞系统最优滑模的综合设计方法。选择的控制律能保证系统在有限的时间内到达滑模面,并能有效的削弱抖振。最后对其稳定性进行了分析,给出并证明了原系统渐近稳定的充分条件。仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

一类非匹配不确定纯反馈非线性系统新型变幂次趋近律滑模控制

针对以熔化极气体保护焊（gas metal arc welding,GMAW）为代表的一类非匹配不确定纯反馈非线性系统的输出问题,提出一种基于变幂次趋近律的滑模控制方法。首先,采用滑模微分器得到含系统非匹配不确定性干扰的输出一阶导数。得益于终端滑模有限时间稳定的性能,该方法具有估计精度高、估计误差收敛速度快的优点。然后,提出一种新型的变幂次趋近律,并证明在相同增益下,其趋近速度均快于现有各种趋近律,且具有自适应调节趋近速度的能力,既保证了在全局范围内系统轨迹有限时间趋近滑模面,又避免了在滑模面附近出现抖振。最后,采用变幂次趋近律滑模变结构控制方法和传统趋近律滑模变结构控制方法分别对带有非匹配干扰的GMAW中的弧长进行控制仿真,并对比弧长跟踪效果,分析稳态误差。结果表明,变幂次趋近律滑模变结构方法能够有效的提高系统收敛的快速性,滑模控制方法对于非匹配不确定非线性系具有强鲁棒性。     

永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

针对电子水泵用永磁同步电机无传感器控制系统中调速存在超调、抖振和响应慢的问题,采用一种混合滑模变结构的速度环和龙伯格观测器的PMSM无传感器控制算法.在转速环环节设计基于新型趋近律的滑模速度控制器,在传统指数趋近律的基础上,在等速项中加入运动点的运动误差,采取双曲正切函数替代比较切换函数,改善趋近滑模面运动过程中的收敛...     

Adaptive sliding mode output tracking control based-FODOB for a class of uncertain fractional-order nonlinear time-delayed systems

An adaptive sliding mode control (ASMC) method, based on fractional-order disturbance-observer (FODOB), is presented for a class of fractional-order nonlinear time-delay systems (FONTDS) with uncertainties to solve the target output tracking problem. The external disturbances are estimated by FODOB, and the unknown internal perturbations of the system are adaptively estimated by sliding mode control (SMC). Furthermore, Gronwall’s inequality approach is used to ensure that the output tracking error is uniformly bounded for FONTDS. Firstly, a fractional-order sliding mode control (FOSMC) based FODOB is proposed for a fractional-order linear time-delay system (FOLTDS). Secondly, combined with adaptive estimation, the ASMC of FONTDS is studied. Finally, a numerical example of FONTDS is used to verify the effectiveness of the proposed methods.

     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

快速刀具伺服系统的模糊自适应滑模控制

针对由永磁同步直线电机驱动的快速刀具直线伺服系统在高频输入信号下跟踪控制精度低的问题,设计了模糊自适应滑模控制算法.算法采用滑模控制进行跟踪,利用模糊自适应控制方法对传统滑模控制器中的不连续控制量进行模糊逼近,同时对实际运行中系统的不确定因素进行补偿,并设计了相应的自适应算法以补偿模糊控制律的不足,从而有效降低抖振.仿真结果表明,算法可以解决伺服系统的高频跟踪问题,具有较快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性.