全方位移动平台模糊滑模轨迹跟踪控制

以麦克纳姆(Mecanum)轮型全方位移动平台为研究对象,建立了运动学和动力学模型。针对全方位轮的滑移和平台的重心偏移等非线性和不确定因素对运动的影响,通过多体动力学软件RecurDyn,构建了包含各种影响因素的虚拟样机模型。采用基于等效控制的模糊滑模控制器,通过模糊切换增益减轻了输出抖振。对比模糊滑模控制和PD控制的仿真结果,表明该方法具有良好的轨迹跟踪效果,为实际全方位移动平台的运动控制提供了有效的研究方法。     

无人船自适应超螺旋轨迹跟踪滑模控制

针对无人船受到风浪等不确定性干扰时易出现轨迹跟踪误差大、自适应增益范围小、滑模控制方法的抖振等问题,提出了一种新型自适应超螺旋滑模控制算法。根据无人船结构建立数学模型,引入轨迹参考点将数学模型转换为二阶系统微分方程;设计自适应超螺旋滑模控制器;构造Lyapunov函数,推导满足系统闭环稳定性的自适应增益。在考虑风阻、浪阻的情况下,将本文方法分别与超螺旋滑模控制和传统自适应超螺旋滑模控制这两种方法进行仿真实验对比。结果显示,在仿真实验的30 s中,本文方法的轨迹跟踪平均绝对误差比超螺旋滑模控制和传统自适应超螺旋滑模控制分别减少了0.60 m和0.27 m,仿真结果表明本文方法能够有效提高系统控制性能,抑制抖振,减小轨迹跟踪误差。     

基于终端滑模控制的移动机器人轨迹跟踪

针对移动机器人受到外部不规则扰动时易出现速度和位姿误差跳变的问题,提出了一种基于扰动观测器的动态终端滑模控制方法。结合运动学模型,利用李雅普诺夫法设计虚拟控制器,进一步设计非奇异动态终端滑模轨迹跟踪控制器。为减小外部扰动对系统的影响,设计非线性扰动观测器对控制器进行扰动补偿。最后,将本文所提方法与自适应滑模控制方法进行仿真比较。结果显示,在第15 s扰动发生阶跃变化时,自适应滑模控制方法的线速度和角速度分别发生1.4 m/s和1.24 rad/s的跳变,而本文所提方法速度跳变幅度小于自适应滑模控制方法的1/10。仿真结果表明,本文所提方法可有效地抑制扰动对系统的影响,减小移动机器人速度和位姿误差的跳变幅度。     

一类不确定非线性系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类不确定非线性连续系统，用模糊系统对未知函数进行逼近的基础上，利用Lyapunov稳定性理论，提出了一种新的自适应模糊跟踪控制算法，此算法的特点是，无论取多少条模糊系统的规则，自适应学习的参数只有一个，便于实现，而且还能确保闭环系统渐近稳定，并使系统的跟踪误差为零，仿真研究表明，所提出的算法是有效的。     

3-RRRT并联机器人鲁棒自适应模糊滑模控制

针对3-RRRT型搬运并联机器人提出了一种直接自适应模糊滑模控制方法.根据机器人的系统动力学模型特点,基于Lyapunov函数的综合设计方法和滑模控制理论,利用模糊逻辑系统与自适应技术相结合,提出了一种控制律,然后进行了系统控制仿真实验.结果表明,采用这种直接自适应模糊滑模控制方法的3-RRRT型并联机器人在周期干扰状况下达到了较高的轨迹控制精度,其闭环系统具有较强的自适应性和鲁棒稳定性.     

基于自适应模糊控制的X-Y平台滑模控制

首先描述了X-Y数控平台系统及模型建立,然后提出了一种自适应模糊滑模控制的力/位置控制方法.在位置控制部分采用自适应模糊控制去逼近不确定项,用滑模控制器对逼近误差及外部的干扰进行补偿控制;力控制回路采用小脑模型神经网络(CMAC)确定相应模糊调整因子的模糊控制器,把力控制器输出作为位置控制的修正值,通过提高位置的控制精度达到控制力的目的.仿真结果表明,该方法使平台系统的控制精度得到了改善,并对外界环境接触刚度的变化具有一定的自适应性和鲁棒性.     

基于模糊神经网络滑模控制器的一类非线性系统自适应控制

虽然滑模控制具有控制简单和对不确定性与扰动不灵敏等优点，但是控制信号中的颤动是其应用中需解决的主要问题。该文首先针对一类非线性系统提出了一个新型控制器-模糊神经网络滑模控制器。新控制器不仅能消除颤动，而且比一般滑模控制器具有更强的鲁棒性。然而它与一般滑模控制器相比有较大的跟踪误差。为了解决这个问题，提出了结合滑控制器和模糊神经网络滑模控制器的自适应控制方法。这种自适应控制方案可以减小跟踪误差，增强系统的鲁棒性和消除控制信号中的颤动。仿真结果说明了控制方案的有效性。     

坦克炮控系统自适应模糊滑模控制方法

针对坦克炮控系统这一类非线性和不确定性的复杂对象控制问题,提出一种自适应模糊滑模控制方法.采用滑模控制与模糊逻辑相结合的方法,滑模开关函数的绝对值作为输入组成一维模糊逻辑推理器,它的输出用以在线调整一维模糊控制器的输出增益,依据Lyapunov稳定定理获得最终的控制量.系统中的滑模控制器保证了系统的快速跟踪性能;而模糊控制器抑制了闭环系统的各种扰动,在不牺牲系统鲁棒性的同时达到削弱抖振的目的.从理论上证明了系统的稳定性,并且通过仿真验证了该结果.仿真结果表明,该设计方法大大优于经典设计,而且结构简单,易于设计,为炮控系统实际设计提供了一种可行的方法.     

电力机车PMSM自适应模糊滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机(PMSM)的转速控制精度,考虑轮轨接触不平顺及车体静载荷在轮对径向产生的未知时变负载转矩,建立了机车PMSM在d-q坐标系下的数学模型。针对该耦合非线性系统中存在的负载转矩,设计非线性转矩观测器对其实际值进行估计,对观测误差采用自适应模糊逻辑系统进行逼近;为考察d轴电压过零跳变对转速控制及转矩观测性能的影响,在d轴电压控制器设计中引入Nussbaum函数,并依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于转矩观测器的自适应模糊滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,当转矩时变或d轴电压过零时,机车PMSM闭环转速控制系统跟踪误差一致有界,转矩观测误差收敛于0。     

基于T-S模糊模型的鲁棒自适应滑模控制

针对一类具有时滞的非线性连续时间系统,基于T—S模糊模型,考虑系统的外界干扰和建模误差不存在的理想情况,并利用滑模控制理论和LMI方法,设计了滑模控制器;考虑系统的外界干扰和建模误差存在的情况,采用神经网络逼近建模误差,引入自适应控制鲁棒项,设计了自适应滑模控制器,根据Lyaponuv稳定性理论,证明了系统状态渐近稳定。仿真示例表明了所提方法的有效性。     

Adaptive integral-type terminal sliding mode control: Application to trajectory tracking for mobile robot

This paper presents an Adaptive Terminal Integral Sliding Mode Control (ATISMC) scheme for trajectory tracking problems applied to a differential Wheeled Mobile Robot (WMR). First, a terminal integral sliding variable is designed. Based on the finite-time concept, an adaptive control law has been developed in which a switching gain is adjusted adaptively by using a novel strategy. This control method aims to deal with unknown bounded disturbances and uncertainties. Moreover, it allows fast convergence of the system states to an equilibrium point. The main features of the proposed ATISMC are its robustness, fast convergence rate, and chattering avoidance. To realize trajectory tracking for WMR, the ATISMC is incorporated into a double closed loop scheme. Stability analysis is performed using the Lyapunov stability theory. Numerical simulations and real-time experiments demonstrate the feasibility of the proposed controller scheme. A comparison study with the classical ISMC was performed to show the superiority of the developed method.     

模型不确定的下肢康复机器人轨迹跟踪自适应控制

为了实现康复训练过程中高精度的轨迹跟踪控制,针对下肢康复机器人的模型参数和外界干扰等不确定性因素对其轨迹跟踪造成严重影响,提出一种模型不确定的下肢康复机器人轨迹跟踪自适应控制方法。根据所提方案,设计了相应的轨迹跟踪自适应控制器;并进行了轨迹跟踪控制仿真实验对比分析,结果表明,计算力矩控制方法在系统模型不确定时,膝关节的最大角度跟踪误差高达11.3°,髋关节最大稳态误差4.6°;而轨迹跟踪自适应控制方法在模型不确定的情况下,髋关节和膝关节的角度跟踪稳态误差均收敛于零;轨迹跟踪自适应控制方法可以显著提高下肢康复机器人轨迹跟踪的精度。     

具有非线性输入的鲁棒自适应模糊滑模控制

针对一类具有死区非线性输入的SISO非线性系统,基于滑模控制原理,提出了一种稳定自适应模糊控制器设计方案.该方案通过使用积分型Lyapunov函数避免了反馈线性化方法中可能出现的控制器奇异性问题,运用两阶段法构造两个Lyapunov函数,确定出用于建模的有界闭区域,再证明跟踪误差收敛到零.通过理论分析,证明了闭环控制系统全局一致终结有界;仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于神经网络的一类非线性系统自适应滑模控制

针对可以分解为标称系统和不确定系统两部分的SISO非线性系统,提出了一种基于神经网络的自适应滑模控制方案。控制器由标称控制律和补偿控制律组成,标称控制律用来控制标称系统,补偿控制律是基于Lyapunov稳定性理论设计的自适应神经滑模控制律,用来控制不确定系统,而神经网络用来逼近系统的不确定性。理论分析和计算机仿真都证明,本文提出的控制策略不但能解决这类系统的轨迹跟踪控制问题,而且可以保证闭环系统的渐近稳定性。     

一类不确定非线性系统的自适应模糊滑模控制

针对一类不确定非线性系统自适应模糊控制中,为了保证系统稳定性而附加监督控制问题,根据滑模控制原理并利用模糊系统的逼近能力,提出了一种Ⅰ型间接自适应模糊滑模控制方法。该方法取消了监督控制,用滑模控制器增加了逼近误差的自适应补偿,李雅普诺夫稳定性理论分析证明,控制系统全局稳定且跟踪误差收敛到零。将这种控制器应用到过程控制的典型对象液位控制中,仿真结果表明了该控制器的有效性和可行性。     

扭矩输入有界的机器人模糊PD轨迹跟踪

针对轨迹跟踪控制中机器人关节驱动器输出扭矩受限的问题,提出一种基于模糊自适应PD的输入有界轨迹跟踪控制算法。不同于以往的控制策略,该算法在控制律中引入具有饱和特性的改进反正切函数,以确保扭矩控制输入的有界性,并结合模糊自适应原理实现PD增益的在线自整定,以改善系统的动态特性。通过对位置跟踪误差进行线性滤波得到速度跟踪误差替代信号,使得整个系统的闭环控制仅需位置输出反馈。利用奇异摄动理论对系统进行了稳定性分析,证明在一定约束下的PD增益自整定过程中,仍能保证系统稳定。仿真和比较结果表明,该算法能够在严格保证控制输入有界的前提下,减小超调量,缩短系统调整时间,具有更优的轨迹跟踪性能。     

航天器姿态跟踪系统自适应滑模控制

针对刚体航天器存在外部有界干扰问题,结合自适应控制方法和滑模控制方法的优点,提出并设计了自适应滑模控制器。由于引入自适应律可以实现对外部干扰的在线估计,提高了控制律对外部干扰适应能力,体现了用自适应滑模方法设计的控制器对外部干扰的鲁棒性。将经典滑模控制器中的符号函数用双曲正切函数替换,消除了系统产生的抖振。最后将设计的控制器应用于航天器姿态跟踪控制中,并用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的渐进稳定性,仿真结果表明该方法对系统外部干扰的影响具有良好的鲁棒性,设计的该控制策略可以实现高精度航天器姿态跟踪控制。