车辆主动悬架Terminal滑模控制研究

针对车辆主动悬架系统的控制优化与系统动态品质等问题,提出基于Terminal滑模的主动悬架控制策略.建立1/4主动悬架动力学模型与天棚阻尼参考模型,以簧上质量与簧下质量的位移及其加速度作为状态变量建立运动状态方程;其次基于Terminal函数构造滑模函数,设计主动悬架滑模控制律;最后在MATLAB/Simulink平台...     

滑模变结构控制在磁悬浮转子系统中的应用

针对主动磁悬浮转子系统的本质不稳定性、非线性和参数不确定性,根据滑模到达条件,为磁悬浮转子系统设计了滑模变结构控制器.基于某磁悬浮转子系统,仿真分析了采用PID控制和滑模变结构控制下系统的阶跃激励信号响应,结果表明,采用滑模变结构控制时系统具有良好的动态性能、较强的鲁棒性和抑制转子振动的能力.     

主动磁悬浮轴承非线性控制决策的研究

主动磁悬浮轴承是一个典型的闭环控制系统,其特点是具有强烈的非线性,磁浮力正比于电流平方,反比于位移偏置量的平方。传统的PID控制器应用比较广泛,但其比例、积分、微分环节的调节参数都是采用试验的方法人工整定。这种方法不仅需要熟练的技巧,而且比较费时。当被控对象发生变化时,其参数也要进行相应的调整,也就是说这种PID调节器没有自适应能力。文章所设计的PID控制器中的各种参数是随系统动态特性不断变动的,它是专为非线性系统设计的,具有很强的自适应能力。仿真结果显示,该系统是可行的。     

高阶非线性系统的Terminal滑模控制

针对一类高队非线性系统的跟踪问题，基于Lyapunov稳定性理论，提出了一种新的Terminal滑模控制策略，给出了选择n阶系统Terminal滑模面的具体数学表达式，该控制策略确保了闭环系统滑动阶段的存在性；Ter-minal滑模函数的选取保证了输出跟踪误差在有限时间内收敛到零。此外，系统的初始状态在滑模面上，从而消除了滑模控制的到达阶段，进而确保了闭环系统的全局鲁棒性和稳定性。最后通过一个仿真例子进一步说明了该控制策略的可行性和有效性。     

磁悬浮平台电磁悬浮系统的模糊滑模控制

为实现开环不稳定且高度非线性的磁悬浮平台悬浮气隙的精确控制,采用模糊滑模控制方案,根据电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,通过等效控制和切换控制律实现对参数摄动和外部扰动的完全鲁棒性.根据滑模切换状态,利用模糊推理方法柔化切换控制.基于模糊滑模控制器的控制系统能够有效地削弱滑模控制抖振,并较好地抑制外部扰动,且对参数变化具有完全鲁棒性,实现磁悬浮平台的高刚度稳定悬浮.结果表明,所设计的控制系统对参数变化及周期性扰动具有很强的鲁棒性.     

磁悬浮飞轮滑模变结构主动振动控制研究

通过对不平衡扰动力作用下的磁轴承-转子系统进行建模,针对磁悬浮飞轮转子不平衡量引起的同频扰动,采用滑模变结构扰动观测器对不平衡扰动力和力矩进行观测。为得到低阶观测器,采用二阶跟踪微分器估计位移传感器输出信号的微分,得到传感器速度信号。将滑模观测器的输出引入磁轴承控制器,对观测得到的同频不平衡扰动力和力矩进行补偿。仿真结果表明,采用滑模变结构观测器可观测飞轮转子不平衡力和力矩,利用磁轴承控制器实现了对飞轮转子不平衡扰动的补偿。     

主动磁悬浮轴承的工作原理及发展趋势

磁悬浮轴承是利用磁场力将转轴悬浮在磁场中，使转轴在空间无机械接触、无磨损地旋转的一种新型高性能轴承。与传统轴承相比，具有许多优点。介绍了主动磁悬浮轴承的结构和工作原理，提出了磁悬浮轴承的现存问题。     

主动磁轴承系统的滑模控制设计

主动磁轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑、无污染、寿命长等优点,在高速运动场合、低速洁净场合都有广泛的应用前景. 力求解决目前主动磁轴控制系统的非线性问题,提出了主动磁轴承系统的滑模控制,该方法使得磁悬浮轴承系统的鲁棒性和稳定性进一步提高. 首先介绍了磁轴承系统的结构和工作原理,建立了主动磁轴承的系统方程. 其次,对滑模控制进行具体分析,并讨论了滑模控制的可达条件和其稳定性分析. 仿真结果表明,滑模控制器具有良好的鲁棒性和快速性,基本满足磁轴承系统实时控制的要求.     

改进参考轨迹的滑模预测控制在磁悬浮轴承的应用

研究了不确定离散时间系统的滑模预测变结构控制器的设计问题,针对常规滑模变结构控制方法在电磁轴承控制当中引起的抖动问题,提出了一种能有效削弱系统抖振并保证系统渐近稳定的幂指数趋近律,将该趋近律作为滑模参考轨迹,以不确定系统的名义模型作为滑模预测模型,将预测控制中滚动优化、反馈校正的思想引入离散准滑模变结构控制系统的设计,实现了滚动优化求解.建立电磁轴承动力学模型,并对其进行了仿真,结果表明:该方案可以有效减弱抖动对系统的不利影响,实现了转子的快速调整和稳定悬浮,其跟踪性能快速精确,同时对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.     

不确定性空间机器人自适应Terminal滑模控制方法

分析了空间机器人本体质量变化和负载情况变化对系统动力学不确定性的影响,并针对空间机器人操作负载变化显著的特点,设计了一种自适应Terminal滑模控制方法。利用RBF神经网络在线学习系统的不确定性上界,系统状态始终保持在滑模面上,并能保证系统控制误差在有限时间内收敛。以两自由度空间机器人为对象,对不同负载情况的运动进行了仿真,结果表明这种滑模控制方法对系统负载变化不敏感,并能保证期望控制精度。     

基于滑模变结构永磁同步电机的直接转矩控制

采用传统的直接转矩控制策略时,电机电磁转矩和磁链脉动较大,并且逆变器开关频率不恒定.为解决该问题,将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制系统中,应用Matlab/Simulink对其进行仿真研究,并且实现了基于TMS320LF2407滑模变结构永磁同步电机的直接转矩控制,并对控制系统动、静态性能与传统直接转矩控制进行了对比研究.仿真和实验结果表明：与传统直接转矩控制相比较,滑模变结构直接转矩控制系统中定子磁链和电磁转矩脉动大幅度降低,而动态响应速度基本相同,逆变器开关频率恒定.     

一种改进的双幂次指数趋近律的滑模变结构控制策略

针对系统状态到达滑模面时抖振频率大和时间长的问题,提出一种改进的双幂次指数趋近律的滑模变结构控制策略,在双幂次趋近律基础上增加指数项,即将滑模控制方法以|s|=1为临界值,将系统到达滑模面分为2个阶段,得出总的时间小于初始状态到临界值时间与系统到达滑模面平衡点时间之和.其次将该方法应用于一个二阶系统,并进行滑模控制器搭建,与原始单次幂趋近律通过Matlab/Simulink仿真对比分析,得出该方法降低系统抖振频率,缩短系统状态到达滑模面的时间,可以较快地跟踪给定的期望轨迹,保证系统的动态品质,验证所提改进方法的有效性与合理性.     

基于神经网络干扰观测器的Terminal滑模控制

针对一类非线性不确定系统,通过构建动态干扰观测器系统,提出一种快速神经网络干扰观测器。根据干扰观测误差在线调节神经网络权值,实现对未知综合干扰的逼近,逼近误差一致最终有界。基于神经网络干扰观测器设计了自适应Terminal滑模控制方案,严格证明了闭环系统状态在有限时间内收敛到零,从而提高了状态的收敛速度。最后,通过一个倒立摆的仿真例子,验证了系统的快速性和神经网络干扰观测器的逼近能力。     

基于滑模变结构控制多机器人协同编队的研究综述

滑模变结构控制(SMC)因响应速度快、自适应性强以及工程实现简单等优点,对解决典型非线性的多机器人控制系统具备良好的效果.基于此,本文介绍了SMC的发展、原理以及在多机器人协同编队领域的应用.但同时,SMC本身还存在抖振等缺陷,从而限制了其应用.为进一步提升SMC的控制品质,获得更快的响应、对扰动更强的鲁棒性以及更好的稳态性能,本文深入研究了近些年神经网络、模糊逻辑、鲁棒自适应等先进智能控制方法与SMC结合的工作,并对这些新型编队控制策略进行了对比分析.最后展望了该领域未来的研究方向.     

分数阶情绪模型的终端滑模控制混沌同步

应用驱动-响应同步方法,研究一类分数阶情绪模型的终端滑模混沌同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分的相关知识,构造一种非奇异的终端滑模面,通过设计连续的终端滑模控制器,给出主从系统在有限时间内快速实现混沌同步的设计方案。理论分析和仿真计算结果证明了这种控制方法的有效性。     

空间机器人的可变增益滑模控制方法

针对空间机器人抓捕目标的轨迹跟踪过程,提出了一种基于可变增益的滑模控制算法,并利用MATLAB/Simscape对空间机器人的理论动力学模型和控制算法进行了仿真校验。首先,基于拉格朗日法构建了空间机器人的动力学模型,并给出了系统参数不确定时的动力学方程。设计了一种滑模控制器,在控制器中引入了可变增益,该增益可根据系统的不确定性和系统的运动状态进行调整,从而使控制器具有很强的鲁棒性。基于Simscape Multibody软件模块,对空间机器人的理论动力学模型进行了验证。在此基础上,针对多关节运动和系统模型不确定两种情形,利用可变增益滑模控制算法进行了空间机器人的轨迹跟踪仿真实验。实验结果表明,与传统的计算力矩法相比,本文提出的控制算法呈现出更高的运动控制精度和误差收敛速度。     

非匹配不确定的弹性高超声速飞行器终端滑模控制

为解决带有非匹配不确定的弹性高超声速飞行器(FHV)鲁棒跟踪控制问题,设计一种基于有限时间干扰观测器的非奇异终端滑模控制器.首先,通过将弹性模态的影响视为不确定,与系统参数不确定一起处理为综合不确定,将带有弹性的高超声速飞行器模型简化为便于控制器设计的面向控制模型;其次,设计有限时间干扰观测器估计模型的综合不确定;进而,基于干扰观测器,设计一种新型的非奇异终端滑模面,将高阶不匹配问题转化成一阶匹配问题,进行控制器的设计;最后通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明:所设计的控制器可以有效抑制非匹配不确定及弹性的影响,实现了飞行器速度与高度的稳定跟踪控制.     

直接驱动XY平台全局快速Terminal滑模控制

针对永磁直线同步电机驱动XY平台系统的非线性、不确定性及轮廓误差模型复杂等问题,设计了基于等效误差法的全局快速Terminal滑模轮廓控制器.运用等效误差法建立容易计算的直接驱动XY平台非线性等效误差模型;采用全局快速Terminal滑模控制方法设计直接驱动XY平台轮廓控制器.该控制方法可以促使系统在有限时间内迅速收敛到平衡状态,同时能抑制负载扰动和参数不确定性对系统性能的影响.仿真结果表明,所设计的轮廓控制器使直接驱动XY平台具有了较高的轮廓加工精度和较强的鲁棒性.     

平流层卫星的建模与控制系统设计

为减小控制力在传递过程中的偏差与时滞对轨迹控制精度的影响,对平流层卫星控制系统进行设计．针对系统构成建立了轨迹控制器和气球系统的经向运行模型,基于滑模变结构控制方法,根据气球南北方向的实际指令位置和指令位置的偏差,采用指数趋近律和边界层削抖的方法,设计出轨迹控制器的控制系统．仿真结果表明,采用该方法的轨迹控制器,可以有效克服系绳带来扰动和时滞的影响,完成平流层卫星的东西方向运动控制,控制误差约80 m．