伺服系统的滑模变结构控制器设计

伺服系统不确定性和离散指数趋近律造成系统的系统抖振,传统的PID控制方法难以实现系统对精度和稳定性的要求.为了提高控制系统的性能,提出滑模变结构控制问题.采用参数辨识法,分别获取被控对象在空载和满载模型,并将空载测试数据按二阶模型结构辨识得到被控对象近似模型,作为离散滑模控制器设计的标称模型,并采用自适应趋近律设计了离散滑模控制器,分别对被控对象的两个模型进行控制仿真.结果表明,离散滑模变结构控制器能够使伺服系统满足要求,对参数摄动和外部干扰具有较强的鲁棒性,提高了控制器性能,为设计提供了依据.     

基于变化率模型的滑模变结构控制及应用

滑模变结构控制具有响应快速、对参数及外界扰动不灵敏的特点。具有代表性的趋近律等设计方法大都需要对象的数学模型,工程应用受到一定限制。对此,提出一种基于被控变量变化率模型的滑模变结构控制方法,以系统偏差和偏差变化率为状态变量建立切换函数,根据变化率模型设计等效控制作用,根据切换函数与系统正反特性设计切换控制作用,同时对滑模变结构控制算法进行改进以减弱抖振。该控制策略无需对象的严格数学模型,工程上容易实现。通过经验测试法建立了聚丙烯反应釜仿真对象温度的变化率模型,基于该模型设计的滑模变结构控制取得了优良的控制效果,验证了控制方案的可行性与有效性。     

双轮自平衡机器人的滑模变结构控制研究

本文以双轮自平衡机器人为研究对象,根据经典牛顿力学建立了数学模型,针对传统极点配制方法无法克服机器人运动过程中干扰大、参数变化的问题设计了一种滑模变结构控制算法,并做出了相应的控制和仿真,有效的解决了机器人的平衡控制问题。仿真实验分析表明,滑模变结构控制算法使系统的跟踪速度更快、稳定性更高,较有较高的实际应用价值。     

基于滑模变结构的复杂温度对象控制研究

针对一类复杂温度对象（CTO）进行滑模变结构控制算法的研究和实现。文中由浅入深地对控制对象本身、加干扰的对象和变参数的对象分别进行研究。通过仿真,得出VSS控制复杂温度对象的特点和可行性。结果表明：与传统的PID控制相比,滑模变结构控制在动、静态特性上均优于PID控制,尤其是它的动态快速性更占显著的优越性。此外,实现了无差控制且系统具有一定的鲁棒性。     

基于滑模控制的永磁同步电机调速系统的仿真与研究

永磁同步电机是一个具有多变量、强耦合、非线性等特点的复杂系统,对于参数变化和外界干扰带来的影响都比较敏感。传统的PI控制胜在简单易行,虽然一直以来都被广泛应用于该系统,但是缺点就在于其不能满足高性能系统的种种需求。将滑模变结构引入该调速系统,再结合一般滑模状况下对于求取控制量一定要整定参数的复杂问题,运用趋近律法设计变参数滑模变结构的控制方法,介绍了控制器的设计办法,并对设计的系统进行仿真实验。结果表明:设计的控制器使系统响应更快,稳定性更强,并说明该方案的可行性。     

无刷直流电动机模糊滑模变结构控制的研究

无刷直流电动机的参数强耦合、高度非线性特性增加了对其速度控制的难度,针对上述特点,为提高系统控制的精度和稳定性,设计了一种模糊滑模变结构速度控制器。在传统的滑模变结构控制基础上,引入模糊控制,建立基于等效控制和切换控制的模糊系统,通过隶属度函数的变化来有效地消弱单纯滑模变结构控制所带来的抖振现象,而不牺牲滑模变结构控制对系统参数摄动和外界扰动的强鲁棒性以及快速性等优点。在Matlab软件上仿真结果表明控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能。     

一种新的二阶滑模控制规律的研究

为了有效地消除传统滑模变结构产生的抖振,提出了一种新的二阶滑模变结构控制方法。该方法将Terminal滑模动态与二阶滑模有效地结合起来,使二阶滑模既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振。将此方法用于十字梁试验系统,仿真结果表明,该方法确实有效地消除了抖振,而且鲁棒性也很强。     

一种新的二阶滑模控制规律的研究

为了有效地消除传统滑模变结构产生的抖振,提出了一种新的二阶滑模变结构控制方法.该方法将Teminal滑模动态与二阶滑模有效地结合起来,使二阶滑模既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振.将此方法用于十字梁试验系统,仿真结果表明,该方法确实有效地消除了抖振,而且鲁棒性也很强.     

基于变指数趋近律的起重机自适应滑模控制

以起重机升降系统位置控制为目标,针对传统滑模控制中要求系统不确定因素的界为已知的缺点,将自适应控制引入传统滑模变结构控制中,通过设计自适应律对起重机升降系统参数的变化及外部扰动进行辨识,同时采用变指数趋近律进一步克服传统滑模方法中存在的抖振问题。仿真结果表明,该控制算法不仅保持了传统滑模方法良好的鲁棒性,而且提高了系统的控制精度,减小了系统的抖振。     

变结构控制中滑模与模型选取的若干原则

在滑动模态上，变结构控制对于各种对象参数摄动和外部干扰具有不变性。然而变结构控制都不是运行在滑模态。因此，这种情况下的鲁棒性才真正反映了系统性能。对于连续与离散积分型变结构控制，分别从理论分析计算与数值仿真两种途径得到了典型惯性过程的参数可摄动范围。所得到的结果显示。滑模和标称模型的选取是直接关系鲁棒性的重要因素，而非线性控制部分主要对动态品质产生影响。由等效控制与被控对象组成闭合系统的鲁棒性直接与整个系统的鲁棒性相关联。最后给出了变结构控制中滑模与模型选取的一些设计原则。     

电液伺服位置系统的变结构自适应鲁棒控制

该文建立了电液伺服位置系统的带有时变参数和非线性特性的三阶模型。在此基础上。基于滑模控制理论,对其设计了一种具有参数自适应能力的自适应滑模变结构控制器。从初始状态到达滑模面这段运动时间内和在滑模面上运动时,依赖于一个时间函数使系统在两个不同的控制律之间进行切换,以满足不同运动阶段的要求。此外在应用变结构控制的同时,通过参数自适应来消除系统不确定性对控制性能的影响,进而增加了系统的鲁棒性。然后基于李亚普诺夫稳定性理论证明了所设计系统的渐近稳定性。最后将此方法应用于冷轧机电液伺服位置系统进行仿真,结果表明这种针对不同运动阶段的特点所设计的控制器满足了变结构控制的可达条件,达到了减小系统到达滑模面的时间和削弱抖振的目的。与传统的变结构控制对比。该文所设计的控制器在减小响应时间、抑止超调和提高鲁棒性方面都具有先进性。     

基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

火车制动防滑控制的滑模变结构控制方法研究

采用传统的滑模变结构控制方法设计的火车制动防滑控制系统动态性能较差且由于系统的非线性会造成系统产生高频率抖振的控制信号.为此采用改进指数趋近律法对传统的滑模变结构控制方法进行改进.首先构建车轮制动时相应的数学模型,然后对传统的防滑系统滑模变结构控制器进行设计,接着对传统的防滑系统滑模变结构控制器进行改进.分别应用Simulink对传统的车轮制动防滑系统和改进的车轮制动防滑系统进行仿真与分析研究.通过对比仿真结果发现应用改进的滑模变结构控制方法设计的高速列车制动防滑系统有更好的动态性能,并且消除了抖振现象,加快了系统响应速度.     

基于滑模变结构的倒立摆系统稳定控制

利用滑模变结构控制对一级倒立摆系统进行了有效控制.首先对一级倒立摆系统的模型进行线性化处理,再利用滑模变结构控制方法对此模型中摆的镇定、台车位置的调节和系统参数不确定性设计了具体的控制规律,并使用饱和函数的方法抑制系统的抖振.最后在Matlab/Simulink上进行了仿真实验,实验结果说明滑模变结构控制方法是有效的.     

基于滑模变结构的轮式机器人运动误差控制器设计

面对当前使用的基于黎卡提微分方程、综合位姿误差控制优化仿真方法受到不确定性因素干扰,导致控制误差较大的问题,提出了基于滑模变结构的轮式机器人运动误差控制器设计。使用双框架陀螺仪,为控制器提供电力。采用FB900C/E 角位变送器,将交流信号转换为角位移输出。使用TMS320F2812的DSP控制器,负责控制整个控制器的数据传输以及电平转换。充分考虑相变量输入的n阶线形数据,设计滑模变结构控制律,计算滑模变结构控制滑动面。在滑模变结构模态控制阶段,构建滑模变结构模态控制阶段的运动方程矩阵。对滑模切换面强制状态点运动,通过控制目标实现稳定控制。对DSP程序控制流程进行设计,将基于滑模变结构的误差控制结果传递到电位器上,并将运行数据发送到主机,由此完成轮式机器人运动误差控制。由实验结果可知,该控制器通过自适应调整参数后,滑模抖振得到明显消除,且最大控制误差为0.01rad,具有精准控制效果。     

基于协调优化算法的滑模变结构控制研究

本文提出一种基于协调优化算法的滑模变结构控制方法.它以稳态误差和控制切换频率作为系统优化性能指标.边界层宽度调节率作为优化参数.采用基于遗传算法的多目标优化方法优化滑模变结构控制的设计.能使滑模变结构控制系统获得很好的综合性能.尤其是,在滑模变结构控制的设计中,使用多目标优化技术,可以为强非线性时变液压伺服系统系统提供强鲁棒性和高精度控制.     

反馈线性化最优滑模变结构励磁控制

将滑模变结构控制具有对摄动的完全自适应性与反馈线性化理论和最优控制理论结合起来,针对励磁系统,提出了一种基于反馈线性化最优的滑模变结构控制方法,给出了控制器的设计过程,避免了通常设计滑模变结构控制器时参数选取的盲目性,保证系统运行在较佳状态,且按指数趋近律设计的滑模变结构控制器不易产生抖动。仿真结果表明,这种方法能够充分发挥滑模变结构控制的鲁棒性优点,对电力系统具有较好的稳定作用。     

反演滑模控制在倒立摆中的应用与仿真研究

应用滑模控制中的反演设计原理,以一级倒立摆为控制对象,设计了滑模控制器,使系统在响应的全过程都具有鲁棒性,克服了传统变结构控制中到达模态鲁棒性差的缺点,对该类非线性系统,提出了新的滑模控制器的设计方法。仿真结果表明,该方法成功地实现了对输入信号的位置随动控制,并通过与传统方法进行对比,验证了反演滑模控制具有较好的快速和稳定性能,同时也削弱了抖振的发生,实现了实时跟踪控制。     

无刷直流电机的神经滑模变结构控制

针对工业控制中对无刷直流电机位置控制的高精度要求,研究了滑模变结构控制和神经网络相结合的控制方法.为了消除滑模变结构控制方法中存在的抖振缺点,提出了一种神经滑模控制方法.方法首先设计了一个二阶时变滑模面,使系统的初始状态就在滑模面上,可以增强系统的鲁棒性.然后,通过径向基函数神经网络学习电机的负载、干扰等参数,使滑模控制的切换控制项能随着负载参数的变化而变化,削弱了滑模变结构控制的抖振.对上述方法进行仿真,结果证明了上述方法的有效性,为无刷直流电机优化控制提供了有效手段.     

基于液压定位系统的滑模变结构控制器的设计

由于液压定位系统的数学建模中各种简化计算,或者是系统建模参数的不精确导致了液压系统具有较差的鲁棒性能。采用常规的PID难以克服这些因数带来的影响。本文设计了一种滑模变结构控制器,通过Lyapunov方程来分析滑模变结构的控制方法。通过仿真实验表明:本文设计的滑模控制策略能够保证系统定位控制处于精度控制范围之内,同时也证明了滑模变结构控制策略在液压定位系统中具有很好的鲁棒性。