一种改进趋近律的PMSM非奇异终端滑模控制

为了提高永磁同步电机（PMSM）伺服控制系统的响应速度和鲁棒性,文章提出了一种基于终端滑模的永磁同步电机控制方法。首先对传统滑模面收敛性进行分析,引入了非奇异终端滑模面;其次在传统趋近律的基础上提出了一种新型趋近律,并设计了基于新型的趋近律的电流-转速控制器;最后设计了滑模观测器对电机存在的扰动进行前馈补偿,并进行转速观测。通过软件仿真和实验证明,所提出的新型控制算法较好地抑制了永磁同步电机在接近平衡点时的抖振问题,且具有较低的超调量、良好的抗扰动能力和较快的响应速度,验证了所提方法的可行性和有效性。     

风电叶片打磨机器人柔性末端终端滑模力控制

为了自适应叶片在磨削过程叶片曲率的变化,实现主被动磨削力控制。仿照人体肌肉组织,提出一种适用于电机驱动的直线型类串联弹性驱动器(SEA)安装于六自由度机械臂末端,以实现柔性输出。并建立了类SEA数学模型,在基于类SEA动力学模型的基础上,提出一种新型非奇异快速终端滑模滑模面和多幂次趋近率,并依据新型滑模面和多幂次趋近率设计了带扰动补偿的控制律。通过与传统终端滑模面、传统趋近率得到的控制律进行了磨削力跟踪对比仿真实验,结果表明新型非奇异终端滑模面和多幂次趋近率得到的控制律趋近平衡点速率更快,要求控制器输出较低,抗干扰能力更强。     

基于自适应时延估计的空间机械臂连续非奇异终端滑模控制

针对载体位姿不受控的漂浮基刚性空间机器人系统,提出了一种基于自适应时延估计的连续非奇异终端滑模控制方法.首先针对传统时延估计技术在不同情况下一直使用一固定的动力学方程惯性矩阵估计值,导致系统控制效果退化的问题,利用自适应时延估计方法根据系统状态对该估计值进行调整,引入改进的连续非奇异快速终端滑模补偿自适应时延估计技术带来的误差,保证了滑模面的连续性与系统的非奇异性,同时提高了系统在接近滑模面时收敛速度,提高了系统控制精度.然后选取合适的李雅普诺夫函数进行稳定性分析,证明了控制方法的稳定性.最后用Matlab进行仿真验证,验证了该控制方案的有效性.     

变论域模糊补偿的机械臂积分终端滑模控制

为了减小机械臂在环境扰动、参数漂移和建模误差等影响下的轨迹跟踪误差,设计了基于积分终端滑模和变论域模糊补偿的组合控制器。采用拉格朗日方程建立了机械臂系统的动力学模型,制定了不确定因素影响下机械臂跟踪控制方案;设计的积分终端滑模控制器可以将系统初始状态限制在滑模面上,消除了控制过程的抖振并提高了跟踪速度;提出了自适应论域策略,该策略可以提高补偿力矩的输出细粒度,并将变论域模糊算法用于不确定因素补偿。经实验验证,变论域模糊补偿控制对关节1角位置的最大跟踪误差为0.103 rad,误差绝对均值为0.025 rad,对关节2角位置的最大跟踪误差为0.073 rad,误差绝对均值为0.012 rad,跟踪控制精度高于模糊补偿控制、RBF-BP控制和自适应鲁棒控制,验证了变论域模糊补偿控制方法的有效性和先进性。     

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.     

机械臂反演非奇异终端的神经滑模控制

为了解决具有外部干扰以及建模误差的多关节机械臂的轨迹跟踪问题,提出了一种机械臂反演非奇异终端的神经滑模控制方法。采用非奇异终端的滑模面,基于反演方法以及滑模控制的原理,设计了反演滑模控制器。针对由于外部干扰以及建模误差引起的反演滑模控制系统中不确定的因素上界,设计了径向基(radial basis function,简称RBF)神经网络的自适应律,对不确定因素上界进行了在线估计,并对控制系统的稳定性使用了Lyapunov定理进行证明。仿真分析结果表明,所提出的方法不仅可以减少系统中存在的抖振现象,而且具有较好的轨迹跟踪性能和较强的鲁棒性。     

机器人关节滑模变结构的位置控制

为了使机器人关节有良好的静态特性,并具有一定的抗干扰能力,提出了一种由力矩电机和谐波减速机组成的机器人关节,采用指数趋近律的滑模变结构和模糊自适应滑模控制对机器人关节进行了位置控制,通过对机器人单关节Simulink建模仿真比较,结果表明,模糊自适应滑模控制大大减轻了指数趋近律滑模控制的抖振问题,其稳态精度达到了9×10-5rad;且与PID控制相比较,其响应速度快;在受高斯扰动时,采用模糊自适应滑模控制的关节发生的角度偏差整整比PID控制小10倍。仿真结果表明,滑模控制在机器人关节控制中精度高,响应速度快,具有一定的鲁棒性能。     

多关节机器人反馈线性化双模糊滑模控制

为了提高多关节机器人轨迹跟踪控制性能,提出了一种反馈线性化双模糊滑模控制方法。该方法在对机器人非线性动力学模型反馈线性化的基础上,设计了一种双模糊滑模控制器。通过设计一个模糊控制器,根据跟踪误差和误差变化率自适应地调整滑模面的斜率,从而加快响应速度。通过设计另一个模糊控制器,根据滑模面自适应地调整滑模控制的切换控制部分,从而减弱抖振。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。针对空间三关节机器人进行了仿真实验,结果表明了所提方法的有效性。     

交流异步电机矢量控制滑模速度控制器设计

为了提高异步电动机调速系统的动态品质,在传统指数趋近率的基础上提出了一种新型趋近律,该方法能够根据系统状态距离平衡点的远近而自适应调整指数趋近律的收敛速度。为了提高系统的动态性能,将该趋近律算法引入到异步电机的速度控制器的设计中,提出了一种适用异步电机矢量控制系统的滑模速度控制器。与传统PI调节器进行了比较,仿真结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。     

Adaptive second-order fast nonsingular terminal sliding mode control for robotic manipulators

This paper presents an adaptive chattering-free sliding mode controller for trajectory tracking of robotic manipulators in the presence of external disturbances and inertia uncertainties. To achieve fast convergence and desirable tracking precision, a second-order fast nonsingular terminal sliding mode (SOFNTSM) controller is designed to guarantee system performance and robust stability. Chattering is eliminated using continuous control law due to high-frequency switching terms contained in the first derivative of actual control signals. Meanwhile, uncertainties are compensated by introducing the adaptive technique, whose prior knowledge about upper bound is not required. Finally, simulation results validate the effectiveness of the proposed control scheme.     

Discrete-time direct adaptive control for robotic systems based on model-free and if–then rules operation

An adaptive controller for a class of nonlinear discrete-time systems is proposed for robotic systems under the assumption that the parameters and structure of system dynamics are all unknown. This controller is designed with the concept of model-free adaptive control requiring only the input–output of the unknown plant. The robotic system has been generalized to be a nonaffine discrete-time system under reasonable assumptions. The adaptive scheme called fuzzy rules emulated network (FREN) is implemented as a direct controller. The IF–THEN rules for FREN have been defined by the knowledge according to the relation between input and output of the robotic system without any compensator for the unknown mathematical model or nonlinearities. The underlying physical specifications of robotic system such as the operating range, maximum joint velocity, and so on have been considered to initialize the membership functions and adjustable parameters of FREN. The adaptation scheme is developed according to convergence analysis established for both adjustable parameters and the tracking error. The performance of the proposed controller is validated by the experimental system with a 7-degrees-of-freedom robotic arm operated in velocity-mode control.     

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% 。     

基于模糊幂次趋近律的漂浮基空间机器人快速滑模控制

针对空间机械臂轨迹跟踪控制过程中的抖振抑制问题,讨论了一种基于模糊幂次趋近律的快速滑模变结构控制方法。首先运用拉格朗日第二类方程,建立了空间机械臂系统的动力学模型。然后对机械臂的传统滑模面进行改进,设计了一种快速非线性滑模面。利用模糊控制理论,设计了一种模糊幂次趋近律,使机械臂抖振抑制的效果明显,同时也保证了系统的轨迹跟踪控制效果。通过Lyapunov稳定性分析定理,验证了系统的稳定性和收敛性。最后用仿真实验结果证明了所设计控制方法的有效性和可行性。     

基于单片机控制的智能充电系统

设计了以西门子C504单片机为控制核心的智能充电装置。该装置包括充电电源和单片机控制电路两部分,其中充电电源采用了高频开关电源技术。系统功能实现方法：在充电过程中采集镍镉蓄电池的端电压及电压变化率信息,经二维模糊控制器的分析处理,输出脉宽已经调整的PWM值,PWM经TLP250信号放大控制二次斩波电路中MOSFET开关管的通断时间,通过改变输出的直流电压控制充电电流。     

Adaptive-gain fast super-twisting sliding mode fault tolerant control for a reusable launch vehicle in reentry phase

In this paper, a novel adaptive-gain fast super-twisting (AGFST) sliding mode attitude control synthesis is carried out for a reusable launch vehicle subject to actuator faults and unknown disturbances. According to the fast nonsingular terminal sliding mode surface (FNTSMS) and adaptive-gain fast super-twisting algorithm, an adaptive fault tolerant control law for the attitude stabilization is derived to protect against the actuator faults and unknown uncertainties. Firstly, a second-order nonlinear control-oriented model for the RLV is established by feedback linearization method. And on the basis a fast nonsingular terminal sliding mode (FNTSM) manifold is designed, which provides fast finite-time global convergence and avoids singularity problem as well as chattering phenomenon. Based on the merits of the standard super-twisting (ST) algorithm and fast reaching law with adaption, a novel adaptive-gain fast super-twisting (AGFST) algorithm is proposed for the finite-time fault tolerant attitude control problem of the RLV without any knowledge of the bounds of uncertainties and actuator faults. The important feature of the AGFST algorithm includes non-overestimating the values of the control gains and faster convergence speed than the standard ST algorithm. A formal proof of the finite-time stability of the closed-loop system is derived using the Lyapunov function technique. An estimation of the convergence time and accurate expression of convergence region are also provided. Finally, simulations are presented to illustrate the effectiveness and superiority of the proposed control scheme.     

Chaotic dynamics of the vertical model in vehicles and chaos control of active suspension system via the fuzzy fast terminal sliding mode control

Journal of Mechanical Science and Technology - In this paper, the control of chaotic vibrations in vehicle suspension system is studied via a fuzzy fast terminal sliding mode method. Therefore, the...     

基于快速终端滑模的机器人轨迹跟踪避障方法

针对非完整轮式机器人有限时间精准轨迹跟踪避障问题,设计了一种基于全局快速终端滑模方法,兼具无抖振、收敛时间可调等优点的轨迹跟踪控制器。首先,在载体坐标系下建立轮式机器人运动学模型;其次,构造包含终端吸引子和指数收敛项的全局快速终端滑模轨迹跟踪控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明了所设计的控制器能确保轨迹与航向角跟踪误差均能在有限时间内收敛于较小的零域范围内;最后,引入人工势场避障方法,实现了机器人严格跟踪参考轨迹的同时绕开障碍物。实验结果表明,该方法能实现在避障的同时对于给定参考轨迹的有限时间稳定跟踪控制。     

FUZZY MODEL-FOLLOWING ADAPTIVE CONTROL DESIGN FOR ROBOT MANIPULATORS

ＦＵＺＺＹＭＯＤＥＬ－ＦＯＬＬＯＷＩＮＧＡＤＡＰＴＩＶＥＣＯＮＴＲＯＬＤＥＳＩＧＷＦＯＲＲＯＢＯＴＭＡＮＩＰＵＬＡＴＯＲＳＦＵＺＺＹＭＯＤＥＬ－ＦＯＬＬＯＷＩＮＧＡＤＡＰＴＩＶＥＣＯＮＴＲＯＬＤＥＳＩＧＷＦＯＲＲＯＢＯＴＭＡＮＩＰＵＬＡＴＯＲＳＺｈａ...     

基于模糊神经网络的络筒机纱线张力控制系统的研究

针对络筒机的纱线张力不稳定性问题,结合模糊系统的鲁棒性、容错性以及神经网络学习能力强的特点,提出了应用模糊神经网络控制器控制纱线张力的方法。开展了纱线张力控制系统、神经网络和模糊控制算法的分析,建立了模糊控制系统和神经网络之间的关系,设计了基于模糊神经网络的纱线张力控制器,应用MATLAB软件仿真验证了基于模糊神经网络的络筒机纱线张力控制系统的可行性。研究结果表明,与线性插值模糊控制效果相比,模糊神经网络控制作用下的系统超调量小,调节时间快,稳定性好,具有一定使用价值。