不确定切换系统的鲁棒H∞控制:滑模控制设计

研究了一类不确定切换系统的鲁棒H∞控制问题, 提出一个新的鲁棒H∞滑模变结构控制方法. 该方法分为二个步骤. 首先是构造单鲁棒H∞滑模面, 使得降阶等效滑动模态在所设计的滞后切换律下是鲁棒镇定的且具有H∞扰动衰减度γ. 其次是设计变结构控制, 以确保切换系统的状态在有限时间内到达这个单鲁棒H∞滑模面. 仿真例子说明提出设计方法的有效性.     

连续切换LPV系统的鲁棒H∞滤波

探究连续切换线性参数变化(LPV)系统的鲁棒H∞滤波问题.对于整个参数变化空间,传统方法是设计单一LPV滤波器,具有较大的保守性.为此,利用多参数依赖Lyapunov函数设计了切换LPV系统的多参数依赖鲁棒H∞滤波器,以降低设计的保守性.考虑了平均驻留时间切换逻辑,所设计的鲁棒H∞滤波器能够确保滤波误差系统指数稳定且具有一定的H∞扰动抑制水平.数值仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

时滞离散系统的非线性准滑模鲁棒控制

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵不等式技术,给出了该类时滞离散系统非线性准滑模面的设计方法,并得到了稳定的非线性准滑模面存在的充分条件;其次,基于一种改进的离散趋近律方法,设计了相应的准滑模控制器,以保证系统的状态在有限时间内到达准滑模,从而将此类非线性系统的滑模变结构控制的分析与综合问题推广到了时滞非线性系统.最后,仿真结果表明,在本文所设计的准滑模面与准滑模变结构控制器的作用下,系统的状态是稳定的,且具有响应速度快、超调量小、调节时间较小等优点,从而说明了本文所设计方法的有效性.     

磁悬浮准滑模目标跟踪控制器设计

磁悬浮控制问题中,由于模型不确定性的存在,需要设计不依赖系统精确模型的控制方案.滑模变结构控制不完全依赖对象模型,具有响应快、结构简单的优势,但切换控制引起的抖振问题需要设法削弱,以保证闭环系统的鲁棒稳定性.首先以机理分析的方法建立单自由度悬浮系统的线性化模型,然后采用滑模控制方法设计了目标位置跟踪控制器.为了有效削弱系统输出的抖振现象,在滑模滑动控制阶段采用连续饱和函数的方式实现滑模面平稳切换.以46g小球在目标位置悬浮控制进行仿真以及多方案对比分析,结果表明,所得滑模控制器具有较好的目标跟踪性能.在输出端施加给定量2.5％幅度的随机干扰,系统显示出较强的鲁棒性.     

具有非线性扰动的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有非线性结构扰动广义系统的鲁棒H∞控制和鲁棒H∞保性能控制问题,该不确定性为时间和状态的函数.且满足Lipschitz条件.目的是分别设计系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器.应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器存在的充分条件.当这些条件可解时,分别给出了鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器的表达式.最后通过一个仿真算例说明了所给出方法的应用.     

一类带有变时滞的广义切换系统的滑模控制

研究一类具有非匹配不确定性和变时滞的广义切换系统的滑模控制问题.首先,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,针对每个子系统设计对应的积分型滑模面,给出了每个滑动模态方程鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,设计了滑模控制器及切换规则,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态;最后以仿真实例说明了所提出方法的有效性.     

不确定Delta算子切换系统的鲁棒控制研究

研究了一类参数不确定线性Delta算子切换系统的鲁棒H∞控制问题.针对传统采用的Delta算子切换系统仅限于多Lyapunov函数方法,使系统仅实现渐进稳定,收敛速度慢.为了提高控制系统的稳定性,解决系统的状态反馈鲁棒H∞控制的难点问题,首次提出利用多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,以线性矩阵不等式的形式给出了参数不确定Delta算子切换系统指数稳定性条件,并进行了H∞性能分析,从而进一步给出系统鲁棒H∞控制器的设计方法.所设计的控制器不但保证系统参数不确定时闭环系统指数稳定,而且满足所期望的H∞性能指标.仿真结果证明了设计方法的有效性和可行性.     

一种基于反步法的鲁棒自适应终端滑模控制

针对不确定严格反馈块控非线性系统, 提出了一种基于反步法的鲁棒自适应终端滑模变结构控制方法. 系统的未知不确定及外界干扰由模糊系统在线逼近, 利用反步法设计了变结构控制的终端滑模面, 并由此得到了鲁棒自适应终端滑模控制器, 使系统的跟踪误差在有限时间内趋于给定轨迹的任意小的邻域内. 通过Lyapunov定理证明了闭环系统所有信号最终有界. 对某战斗机6自由度机动仿真结果表明, 该方法具有强鲁棒性.     

不确定离散切换系统的滑模控制

研究一类不确定离散切换系统的鲁棒滑模控制问题.针对传统变结构控制应用于离散系统时易失去其鲁棒性的问题,提出一种采用带调整参数递归式滑模函数的离散滑模控制策略,改进了离散时间滑模控制系统的趋近律方法,并针对不确定因素的影响设计了无须知道扰动上界的估计器.应用Lyapunov函数给出了离散切换系统的滑动模态可达条件,并设计了离散切换规则.仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.     

带有无穷分布时滞的不确定系统的鲁棒H_∞滤波器设计

针对一类在系统的状态方程与可测输出中都包含有非线性无穷分布时滞的参数不确定系统,提出一种新颖的鲁棒H∞滤波器的设计方法.设计的鲁棒H∞滤波器可以保证对于带有时变且范数有界的参数不确定性的滤波误差系统是渐近稳定的,并且满足所给定的H∞性能指标.鲁棒H∞滤波器可以通过线性矩阵不等式方法获得.通过一个数值的例子验证了该方法的有效性.     

用于永磁同步电机的一种非奇异高阶终端滑模观测器

本文提出一种高阶非奇异终端滑模观测器,用来估计永磁同步电机控制系统的转子位置和转速．采用高阶非奇异终端滑模观测器,使得控制系统不必外加低通滤波器,就可获得平滑的反电动势估计值,进而,根据反电动势方程,求解出转子位置和转速．和传统滑模观测器相比,高阶非奇异终端滑模观测器避免了反电动势估计值的相位滞后,提高了转子位置和转速的观测精度．仿真结果表明,高阶非奇异终端滑模观测器具有快速收敛性及更高的跟踪精度,同时消除了系统的抖振．     

An output feedback sliding mode control strategy for MIMO systems of arbitrary relative degree

This paper develops an output feedback sliding mode controller for multi‐input multi‐output (MIMO) systems of any relative degree. A minimal set of outputs and output derivatives are identified to determine an augmented system which is relative degree 1, and a robust sliding mode differentiator is presented as the means to construct the extended output signal. It is shown that the transmission zeroes of the original plant appear directly in the reduced order sliding mode dynamics relating to the augmented system. A super twisting control algorithm is shown to provide robust control performance. Simulation results for a rationalized helicopter model taken from the literature are used to demonstrate the attraction of the approach. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于数据流的滑动窗口机制的研究

传统的关系数据库是在持久稳定的数据集合上进行数据查询,而数据流的长度是无界的,不可能将所有的数据存储下来,因此对数据流的查询处理大多采用了持续查询。对数据流进行持续查询时,往往感兴趣的不是所有的数据而是最近到达的部分数据,这样就引入滑动窗口模型。定义滑动窗口语义是数据流管理系统中一个非常基础性的工作,直接关系到数据流的存储和查询的执行效率。针对滑动窗口的模型和语义进行了研究。     

A nonlinear sliding surface to improve performance of a discrete-time input-delay system

A sliding mode controller is proposed for an uncertain input-delay system to enhance performance. A nonlinear sliding surface is proposed to achieve better transient response for general uncertain discrete SISO linear systems with input delay. Both matched and unmatched perturbations are considered and ultimate boundedness of motion is proved. The step tracking problem is analysed. The proposed surface increases the damping ratio of the transformed system (delay free) as the output moves nearer to the setpoint. To simplify the surface design, a linear matrix inequality based tuning procedure is proposed. The control law is designed based on an equivalent control approach which guarantees one step reaching. The scheme is able to achieve low overshoot and low settling time simultaneously which is not possible with a linear sliding surface. Simulation results verify the effectiveness of the proposed nonlinear surface over different linear surfaces.     

基于滑模产生条件的模糊滑模控制及其稳定性分析

通过将表示滑模运动特征的代数值作为模糊系 统的一维输入，本文简化了模糊滑模控制的系统 结构，从根本上消除了规则的组合爆炸， 并针对一类特定系统进行了稳定性分析．PM同步电机位置伺 服控制的仿真表明了这种控制 算法的有效性和简便性．     

Adjustment of high‐order sliding‐mode controllers

Long‐lasting problems of high‐order sliding‐mode (HOSM) design are solved. Only local uncertainty suppression was previously obtained in the case when the dynamic system uncertainties are unbounded. This restriction is removed in this paper. A universal method is proposed for the proper controller parameter adjustment based on the homogeneity approach. The method allows making the finite‐time convergence arbitrarily fast or slow. In addition, a HOSM regularization procedure is proposed diminishing chattering. Computer simulation confirms the theoretical results. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于Perceptron的非线性滑模控制

利用Ｐｅｒｃｅｐｔｒｏｎ的两类模式分类特性对非线性滑动模式方程的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数进行训练，以求得非线性的切换函数，并进行滑模控制器设计，为非线性滑模控制系统的综合设计提供了一条新的途径，并应用于车削系统中。     

基于积分滑动流形的高阶滑模控制器设计

滑模变结构控制方法因其易实现,鲁棒性强等优点广泛应用于实际控制系统中,讨论了具有积分滑动流形的高阶滑模控制器的设计方法.通过设计含积分滑动流形的高阶滑模面,使系统状态在一阶乃至高阶滑模面上均能达到滑动模态.同时利用高阶滑模面为状态变量设计新的状态空间系统,将原先促使系统状态接近并停留在滑模面上的控制目标,拓展为使高阶滑模状态变量趋近于零的控制目标,并结合最优控制方法来设计等效控制量,利用积分流形设计切换控制的切换面,通过严格证明来证实控制器设计的稳定性.在仿真验证部分采用了一阶倒立摆模型,通过比较常规趋近律滑模控制方法和本文方法的仿真结果,可以得出本文方法在减小系统控制量抖振方面的重要作用和优异效果.     

非线性仿射控制系统的高阶滑模控制

研究非线性仿射系统的高阶滑模控制问题.通过适当的输入及非线性状态变换将系 统分解为一个关于切换变量及其高阶导数的低阶线性子系统和一个关于滑模的低阶非线性子 系统,进而给出了其高阶滑模控制器的设计方法.最后,对两轮驱动的非完整移动机器人进行 了数值仿真,结果表明高阶滑模控制在抖振减弱方面确实具有一定的作用.     

永磁同步电动机混沌系统光滑二阶滑模控制

提出基于二阶滑模的控制方法控制永磁同步电动机（PMSM）中的混沌现象。利用Lyapunov函数构造了一种新的滑模面,能保证在滑模面上系统状态在有限时间内稳定到原点。控制器的设计采用了光滑二阶滑模方法,控制输入为光滑的函数,能有效消除抖振现象。仿真的结果也验证了控制方法的有效性。