模糊滑模控制在轮对试验台中的应用

针对液压伺服系统参数不确定性及外部干扰大等特点,提出一种模糊滑模变结构控制方法。以本轮对实验台液压伺服系统为例建立数学模型,使用趋近律设计方法改善系统趋近运动时的动态品质。将模糊控制理论与滑模变结构控制理论相结合,设计基于等效控制和准滑动模态的模糊滑模变结构控制器削弱系统的抖振。理论分析和仿真结果表明:与常规PID等经典控制及传统滑模变机构控制相比,模糊滑模变结构控制器跟踪精度高、响应速度快、鲁棒性强、抖振小,能够达到满意的控制效果。     

漂浮基柔性关节、柔性臂空间机器人动力学建模、饱和鲁棒模糊滑模控制及双重柔性振动主动抑制

讨论受到外部干扰影响的参数不确定的漂浮基柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动力学建模过程、运动控制律设计和关节、臂双重柔性振动的主动抑制问题。利用动量、动量矩守恒关系和拉格朗日-假设模态法建立系统动力学方程。基于奇异摄动法,将系统分解为相互独立的三个子系统:慢变子系统、快变子系统1和快变子系统2。针对慢变子系统提出一种饱和鲁棒模糊滑模控制律来补偿不确定参数、柔性关节引起的转角误差以及外部干扰的影响,从而实现系统期望运动轨迹的渐近跟踪。饱和函数的运用可减弱滑模控制自身的抖振;针对快变子系统1设计一种速度差值反馈控制器来抑制柔性关节引起的系统柔性振动;针对快变子系统2采用线性二次型最优控制器来抑制柔性臂引起的系统柔性振动。仿真试验证明所提出的混合控制律的有效性。     

基于BP神经网络的轮带系统的变结构控制

采用变结构离散指数趋近律设计出有效的控制律,通过控制张紧臂的状态,从而抑制轮带的横向振动。运用BP神经网络自适应调整控制律的参数,抑制了系统抖振问题。仿真结果表明,基于BP神经网络离散指数趋近律的滑模控制律有效抑制了轮带的横向振动和系统在滑模面的抖振。     

基于μ综合的压电柔性结构振动主动控制

利用模态理论和μ综合方法,对智能柔性悬臂梁进行振动主动控制研究。以压电陶瓷为作动器,电阻应变计为传感器,采用有限元方法和实验模态测试方法建立结构动力学模型,对两种方法所得结果进行比较分析可知有限元模型与实际系统存在误差。考虑外部扰动和量测噪声的不确定性,同时考虑系统固有频率、阻尼比和作动器参数的不确定性,选择模态位移信号为评价量,根据信号的频率特性选择合适的加权函数,利用μ综合方法设计振动控制器。从频域角度分析控制器的有效性,结果表明该控制器能抑制不确定干扰对输出应变的影响,能在系统不确定性情况下满足控制要求,说明控制器具有鲁棒性。进行了振动主动控制实验研究,结果表明,所设计的控制器能有效抑制结构的振动响应。     

不确定离散系统全程滑模变结构控制研究

讨论线性多变量不确定离散系统全程滑模变结构控制问题。本文将干扰和参数不确定性等效为系统的外界干扰，利用时延性对不确定性进行在线估计，并根据全程滑模的特点采用等效控制方法设计控制器。本文的方法克服了以往控制方法中须已知不确定性界的限制，且不必满足匹配条件．且采用等效控制方法设计控制器解决了以往用离散趋近律方法设计控制器系统存在抖振的问题。并基于倒立摆模型进行了仿真，结果验证了其有效性。     

一种新型两自由度柔性并联机械手的主动振动控制及其仿真

针对一种新型两自由度柔性并联机械手,在含有压电元件的有限元模型基础上,基于模态理论和滑模变结构理论,研究其振动主动控制问题。采用有限元法和模态理论建立系统的动力学模型。根据系统的性能要求,采用最优化方法确定滑移面,基于Lyapunov直接法设计滑模控制器。控制器能对系统的前几阶模态实施控制,实现机械手的振动主动控制。仿真结果表明,该控制器可有效地抑制柔性构件产生的弹性振动,减小并联机械手动平台的位置误差,从而验证了该控制器的可行性和有效性。     

磁悬浮系统的变速趋近律滑模控制

为了抑制常规滑模控制在磁悬浮系统控制中的抖振问题,应用一种变速趋近律方法设计磁悬浮系统滑模控制器.控制器将系统的状态范数引入滑模控制律,以自动调整变结构切换控制项的增益,控制信号抖振幅值能够逐步衰减,并引导系统渐近稳定到原点;利用Lyapunov稳定性理论验证了系统的稳定性,并给出了控制器参数设计的依据;仿真实验结果表明,基于变速趋近律的磁悬浮系统滑模控制策略具有良好的动、静态性能和较强的鲁棒性.     

基于微分几何的离合器接合过程速度跟踪滑模控制

针对离合器控制系统中存在的非线性、外部干扰和参数不确定问题,提出了基于微分几何的离合器接合过程速度跟踪滑模控制方法。考虑系统参数的不确定性和外界干扰等不确定因素,建立了单个离合器起步动力学模型;基于微分几何的反馈线性化方法,得出系统的控制律;采用基于趋近律的滑模控制方法,设计了存在不确定干扰的离合器控制系统滑模控制器。利用Lyapunov理论对系统的稳定性进行了证明。仿真结果表明该控制器使离合器接合过程的速度跟踪精度高,且鲁棒性好。     

基于模糊滑模的机械臂鲁棒轨迹跟踪控制

针对存在外部扰动及建模误差的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于模糊滑模的鲁棒轨迹跟踪控制策略。在传统鲁棒控制器的基础上引入模糊滑模控制器取代等效控制项,解决了由初始系统误差较大引起的速度跳变、抖振等问题。其中模糊滑模控制器采用自适应模糊逻辑修正指数滑模趋近律中的常数项,可以优化滑动模态的品质,有效消除抖振。利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真实验结果表明,该控制算法轨迹跟踪误差小,误差收敛速度快,具有良好的实时性。     

半主动空气悬架的非线性特性及控制算法研究

在分析空气弹簧刚度特性的基础上,建立了阻尼可调半主动空气悬架1/4车模型.针对系统的非线性特性强的特点,同时兼顾平顺性和操纵稳定性,选取理想的混合天地棚控制器作为参考跟踪模型,设计滑模变结构控制器,以弥补传统控制理论处理非线性问题时的不足.运用广义误差方程控制滑动模态,确定切换面参数,选择趋近律削减抖振现象并推导出实时...     

Sliding mode output feedback control based on tracking error observer with disturbance estimator

For a class of systems who suffers from disturbances, an original output feedback sliding mode control method is presented based on a novel tracking error observer with disturbance estimator. The mathematical models of the systems are not required to be with high accuracy, and the disturbances can be vanishing or nonvanishing, while the bounds of disturbances are unknown. By constructing a differential sliding surface and employing reaching law approach, a sliding mode controller is obtained. On the basis of an extended disturbance estimator, a creative tracking error observer is produced. By using the observation of tracking error and the estimation of disturbance, the sliding mode controller is implementable. It is proved that the disturbance estimation error and tracking observation error are bounded, the sliding surface is reachable and the closed-loop system is robustly stable. The simulations on a servomotor positioning system and a five-degree-of-freedom active magnetic bearings system verify the effect of the proposed method.     

Fuzzy Sliding Mode Control for a Discrete Servo System

A discrete fuzzy sliding mode variable structure controller was studied and designed for a class of electro-hydraulic servo system by means of the combination of sliding mode control theory and fuzzy control theory.Designed based on the exponential reaching law,parameter ε of conventional sliding mode controller is the key factor of system chattering,and is proportional to it as well.In view of this,fuzzy control theory was introduced into the design to ensure the real-time adjusting of parameter ε.Simulation results show that the system chattering is eliminated perfectly,and the dynamic performance of the control system is improved effectively.     

Active Vibration Control of SMA Actuated Structures using Fast Output Sampling Based Sliding Mode Control

Abstract

Fast Output Sampling (FOS) based discrete sliding mode control is designed for Shape Memory Alloy (SMA) actuated structures to suppress the structural vibration. For the design of discrete sliding mode control the reaching law, method proposed by W. Gao is used. The simulation results demonstrate the performance of the controller. The proposed control technique achieves good vibration suppression. This methodology is more practical and easier to implement, since the measurement or estimation of the system states is not needed for designing the controller.     

并联机器人轨迹跟踪离散变结构鲁棒控制器设计

本文根据并联机器人支撑杆教学模型参数摄动较大和时变的特点,设计了一种用于并联机器人轨迹跟踪的离散滑模变结构鲁棒控制器,通过引入变速趋近律,控制系统响应速度快,对参数摄动和外界干扰具有较强的鲁棒性,仿真研究结果表明,本文的控制方案能实现较高精度的快速轨迹跟踪,同时可削弱或避免通常变结构控制中不可避免的抖振。     

基于模糊滑模控制和两级滤波滑模观测器的PMSM改进控制策略

针对传统带有滑模观测器的永磁同步电机控制系统中转矩脉动大、抖振明显、反电动势估计精度差等问题,提出基于模糊滑模控制和两级滤波滑模观测器的PMSM改进控制策略.首先,在速度环提出基于双曲正弦函数的新型趋近率,结合模糊控制思想对趋近率参数实现自整定,设计了一种基于新型趋近率的模糊积分滑模速度环控制器,并且对新型趋近率的抖振抑制效果给出严格分析.其次,提出基于变截止频率低通滤波器和修正反电动势观测器的两级滤波结构,抑制反电动势中的高频分量和测量噪声,并对转子位置进行合理补偿,继而设计了两级滤波滑模观测器;通过Lyapunov判据对本文提出控制策略的稳定性进行了推导证明.仿真和实验结果表明,与传统滑模观测器相比,改进的控制器使电机在启动和受到外部扰动时系统响应良好,有效改善了转矩脉动、抖振、反电动势的估计精度等问题.     

基于DCS的离散时间系统变结构控制器实现

具有广泛应用的小型集散控制系统，其组态软件一般只能构成PID控制。实际生产过程往往具有时变性及不确定性。当被控对象参数及外干扰大范围变化时，PID控制将不能获得令人满意的控制效果。基于集散控制系统IFIX监控组态软件，通过在上位机采用VBA编程，设计并实现了对参数变化的双容对象的离散时间系统变结构控制。系统实际运行结果表明：所设计控制器快速性好，系统无超调，稳态误差小且容易实现。     

Optimal second order sliding mode control for linear uncertain systems

In this paper an optimal second order sliding mode controller (OSOSMC) is proposed to track a linear uncertain system. The optimal controller based on the linear quadratic regulator method is designed for the nominal system. An integral sliding mode controller is combined with the optimal controller to ensure robustness of the linear system which is affected by parametric uncertainties and external disturbances. To achieve finite time convergence of the sliding mode, a nonsingular terminal sliding surface is added with the integral sliding surface giving rise to a second order sliding mode controller. The main advantage of the proposed OSOSMC is that the control input is substantially reduced and it becomes chattering free. Simulation results confirm superiority of the proposed OSOSMC over some existing.     

汽车悬架系统混沌运动的自适应反演滑模控制

从存在干扰作用的不确定性汽车悬架系统出发,结合反演设计理论,提出悬架系统混沌运动的自适应滑模控制方法。该方法利用自适应律对系统所受不确定性因素进行估计,采用Lyapunov函数理论证明该控制器的渐进稳定性。仿真结果表明：即使存在悬架系统参数时变、模型不确定以及不同等级路面激励干扰情况,该控制方法也能对悬架系统混沌运动进行有效控制,使无序的振动位移和速度向稳定状态转变,且其数值大幅降低,同时悬架系统的垂直振动加速度也明显减小,车辆行驶的平顺性和安全性提高。由于控制器不依赖汽车悬架系统模型中的非线性项,且控制器中的自适应干扰估计能有效抵消不确定性因素所带来的影响,具有良好的自适应性和鲁棒性,因此研究结果可望为设计汽车可控悬架系统、提高乘坐舒适性,提供有用的控制方法参考。