一类非线性系统的自适应滑模模糊控制

针对一类具有多个子系统的欠驱动非线性系统提出了一种自适应滑模模糊控制方法. 首先通过分析模糊控制与边界层滑模控制的相似性,提出了滑模模糊控制方法;然后根据滑模 面斜率和各子系统控制对于系统动态性能的影响,分别采用模糊推理根据系统状态自动地实时 调节滑模面斜率和各子系统在系统控制中的作用;最后通过简单的滑模模糊控制器实现对具有 多个子系统的欠驱动非线性系统的控制.将该方法应用于吊车的运输控制中,仿真结果证明了 其有效性和鲁棒性.     

一种新的自适应模糊滑模控制器设计方法

对一类非线性系统提出一种新的自适应模糊滑模控制器设计方法。将自适应模糊控制与滑模控制有效地结合在一起,先用滑模控制使跟踪误差进入边界层内,然后启动自适应模糊控制器。该控制器可消除滑模控制器中出现的抖振,并可在存在模糊逻辑系统逼近误差情况下使系统跟踪误差小于预先给定的任意常数。仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

一类非线性系统综合自适应模糊滑模控制

针对一类非线性系统把模糊控制,模糊逻辑逼近及模糊滑模控制相结合,提出一种综合自适应模糊滑模控制方法、直接和间接自适应模糊控制器只能利用模糊控制规则或模糊描述信息,而综合自适应模糊控制器能利用上述两种信息。理论证明闭环系统稳定,跟踪误差收敛到零或零的一个小邻域内。仿真结果表明了算法的有效性。     

采用遗传优化自适应模糊PID控制球杆系统

为解决球杆系统动态、静态性能不高的问题,提出了遗传算法优化自适应模糊PID控制器的控制方法.该模型在拉格朗日方程建立球杆系统数学模型的基础上,采用遗传算法优化模糊控制规则、隶属函数和自适应PID参数.在GBB1004系统中建立了遗传算法优化后的自适应模糊PID控制器以及控制模型,并对该控制器进行实验验证.实验结果证明了遗传算法优化后的模糊控制器有效地减小了系统的超调量,缩短了系统的调节时间,能够较好地控制球杆系统.     

MATLAB在综合模糊自适应控制系统仿真中的应用

该文介绍了用MATLAB(SIMULINK) 语言针对一类非线性系统把模糊控制,模糊逻辑逼近及模糊滑模控制相结合的一种综合自适应模糊滑模控制方法,进行仿真的步骤和方法.直接和间接自适应模糊控制器,它们只能利用模糊控制规则或模糊描述信息.而综合自适应模糊控制器能利用上述两种信息.仿真表明算法的有效性.可以看出SIMULIK是控制系统动态仿真的有力工具,而且相对于以往任何一种仿真方法,MATLAB 语言更方便、高效,具有无可比拟的优越性.     

基于遗传算法的模糊滑模控制

模糊控制和滑模控制的结合提供了非线性控制的一大新方法,它消除了滑模控制的抖动,但同时带来新的问题——静差,而且这种控制器在控制切换时动态性能与滑平面系数选择有很大关系.鉴于以上问题,该文提出用不均匀分布隶属函数的模糊控制器来代替传统滑模控制器的符号函数,同时为了保证模糊控制系统的全局稳定性,考虑加入模糊监督控制器.再基于遗传算法对滑平面系数和因子寻优,在算法中目标函数是系统的误差和表征系统稳定性的一个新变量.这种方法减小了系统的稳态误差,加快了系统到达滑动平面的速度,有效地消除了抖动.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于模糊树模型的自适应模糊滑模控制方法

本文针对单输入–单输出仿射非线性系统提出了一种基于模糊树模型的具有监督控制器的模糊滑模控制方法. 该方法用模糊树模型逼近非线性系统中的未知非线性函数, 得到初始的控制器, 然后在线调节模糊树模型中的线性参数, 改善控制器的性能, 实现对有界参考输入信号的跟踪控制. 模糊树辨识方法自适应划分输入空间, 大大减少模糊规则的数目, 在一定程度上可以缓解困扰模糊控制中的”规则爆炸”问题. 该方法通过监督控制器保证闭环系统所有信号有界. 通过理论分析, 证明了跟踪误差收敛到零. 用倒立摆进行仿真验证, 结果表明该方法用较少的模糊规则, 就能得到满意的控制效果, 有推广应用价值.     

基于自适应模糊滑模控制的船舶航向控制器设计

针对船舶运动系统中固有的非线性、模型不确定性和风、浪、流等的干扰.提出了自适应模糊滑模控制(AFSMC)策略解决船舶的航向控制问题.通过采用模糊逻辑系统逼近系统未知函数,将滑模控制技术与自适应模糊控制技术相结合,设计了船舶航向AFSMC控制器.在滑模边界层内应用PI (proportional-integral)控制代替滑模控制中的切换项,削弱了滑模控制带来的抖振现象.借助李亚普诺夫函数证明了船舶运动系统中的信号都一致有界并利用Barbalat引理证明了跟踪误差渐近收敛到零.在参数摄动和外界干扰情况下进行了航向保持与改变仿真试验,采用AFSMC控制器得到了与无摄动和无干扰情况下相似的输出响应.实验结果表明,所提控制器能有效地处理系统不确定性和外界干扰,控制性能良好,具有很强的鲁棒性.     

基于变结构控制发动机转速性能研究

在发动机转速性能优化过程中,针对于传统滑模变结构控制在发动机转速控制中出现的转速抖振现象造成系统不稳定。传统的滑模变结构控制方法不能解决高频抖动问题,无法直接应用到系统中。为解决上述问题,提出通过采用模糊滑模变结构(F-SMC)的控制方法,消除高频抖振对控制器性能的影响.首先,在变结构控制变量的基础上引入模糊控制分量;其次对模糊控制分量进行了设计,并在MATLAB软件上进行了计算机仿真.仿真结果表明,采用模糊滑模方法使汽车发动机转速控制器可以提高系统的鲁棒性。     

基于改进遗传算法的模糊控制器设计

针对模糊控制器的隶属度函数和模糊控制规则的选取及优化缺乏自学习能力与知识采集的手段,以及遗传算法具有自适应、启发式、概率性、迭代式全局收敛的特点,该文章将遗传算法与模糊控制相结合,给出了一种基于改进遗传算法的模糊控制器设计策略.改进算法引入了分裂算子来避免遗传算法在寻优过程中陷入局部最优解,同时对编码方式、选择算子、交叉算子以及变异算子做了相应的调整与改进.并将此改进算法用于优化模糊控制器的隶属度函数与模糊控制规则.仿真结果表明用该改进算法优化后的模糊控制器较用普通遗传算法优化后的模糊控制器具有更好的控制性能.     

A STABLE SELF-LEARNING OPTIMAL FUZZY CONTROL SYSTEM

The issue of developing a stable self-learning optimal fuzzy control system is discussed in this paper. Three chief objectives are accomplished: 1) To develop a self-learning fuzzy controller based on genetic algorithms. In the proposed methodology, the concept of a fuzzy sliding mode is introduced to specify the system response, to simplify the fuzzy rules and to shorten the chromosome length. The speed of fuzzy inference and genetic evolution of the proposed strategy, consequently, is higher than that of the conventional fuzzy logic control. 2) To guarantee the stability of the learning control system. A hitting controller is designed to achieve this requirement. It works as an auxiliary controller and supports the self-learning fuzzy controller in the following manner. When the learning controller works well enough to allow the system state to lie inside a pre-defined boundary layer, the hitting controller is disabled. On the other hand, if the system tends to diverge, the hitting controller is turned on to pull the state back. The system is therefore stable in the sense that the state is bounded by the boundary layer. 3) To explore a fuzzy rule-base that can minimize a standard quadratic cost function. Based on the fuzzy sliding regime, the problem of minimizing the quadratic cost function can be transformed into that of deriving an optimal sliding surface. Consequently, the proposed learning scheme is directly applied to extract the optimal fuzzy rulebase. That is, the faster the hitting time a controller has and the shorter the distance from the sliding surface the higher fitness it possesses. The superiority of the proposed approach is verified through simulations.     

液压驱动伺服机器人的模糊滑模控制研究

针对液压驱动四足机器人伺服系统非线性和不确定性严重的问题,提出了一种快速响应、鲁棒性好、控制精度高的模糊滑模控制器,并进行了仿真研究.首先,建立了液压驱动伺服机器人的液压动力机构非线性数学模型,利用Lyapunov方法设计了滑模控制器;其次,构造了一个模糊边界层宽度调节器,削弱滑模控制的抖振;最后,分析了参考力、液压参数、供油压力及负载刚度变化对系统输出的影响.仿真结果表明,该控制器对液压伺服力系统非线性和参数变化具有较好的控制效果.该方法用于四足液压驱动伺服机器人的控制是可行的、有效的.     

不确定多输入非线性系统自适应模糊滑模控制器设计

针对一类不确定多输入非线性系统提出一种新的自适应模糊滑模控制器,该控制器在存在模型逻辑系统逼近误差的情况下使闭环系统跟踪误差小于预先给定常数,消除滑模控制中的抖振,缓解因系统维数增高所致的模糊规则爆炸现象,最后用仿算例验证了所提出方法的有效性。     

一种新型滑模控制器设计及仿真

对于一类非线性不确定系统,常规滑模控制器存在"抖振"现象和抗外部扰动作用不理想等问题.本文运用自适应模糊系统逼近滑模控制器参数,并引入一个自适应模糊参数连续逼近常规滑模控制器的开关函数,最后给出一种新型自适应模糊滑模控制器,该方法克服函数和边界层法的不足.仿真实验结果表明该方法增强非线性系统的抗干扰能力和鲁棒性,并大大地削弱系统的"抖振"现象.     

Trajectory Tracking with Parallel Robots Using Low Chattering,Fuzzy Sliding Mode Controller

This paper proposes a trajectory tracking scheme which belongs to the sliding mode control (SMC) for the 4-degree-of-freedom (DOF) parallel robots. Two fuzzy logic systems (FLS) are first put forward to replace the constant switching control gain and the width of the boundary layer. The fuzzy adaptive supervisory controller (FASC) is combined with the fuzzy sliding mode control (FSMC) to further reduce the chattering. The design is simple and less fuzzy rules are required. The simulation results demonstrate that the chattering of the SMC is reduced greatly and the parallel robot realizes the trajectory tracking with very good robustness to the parameter uncertainties and external disturbances.     

无刷直流电动机积分反演模糊滑模控制

针对普通的无刷直流电动机控制策略受电动机本身因素影响,难以达到理想效果的问题,介绍了一种积分反演自适应滑模变结构控制和模糊控制相结合的控制器。该控制器在滑模面中加入积分项,实现了对速度信号的无静差跟踪,提高了系统的稳态精度;用模糊控制器来解决切换控制增益设定只能靠经验的问题;采用模糊控制算法对不确定性进行估计,有效地减小了滑模控制方法带来的抖振;为了进一步提高控制性能,重新设计了趋近律。仿真结果表明,该控制器能够大幅提升无刷直流电动机控制系统的性能。     

基于模糊双线性模型的连续搅拌反应釜滑模控制

主要对连续搅拌反应釜系统(CSTR)的滑模控制问题进行研究;该系统的模型可由Takagi-Sugeno (T-S)模糊双线性模型进行描述,基于该模糊双线性模型,给出滑模控制方法;在之前学者的研究成果上对线性滑模面进行改进,构造积分滑模面,由此设计出的等效控制量与切换控制量,可以保证系统的控制精度;通过对其进行稳定性研究,得到全局稳定的充分条件,并求出滑模面的控制器参数;同时,构造7条模糊规则,采用模糊化方法对切换增益项进行模糊推理,使整体控制量平滑化,也避免系统状态出现抖振现象,实现实际可操作性;最后,连续搅拌反应釜的仿真验证了控制方法的有效性.