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。     

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。     

基于滑模变结构的小型涡扇发动机加速控制

该文将滑模变结构控制应用于小型涡扇发动机加速控制,引入广义Gronwall-Bellman引理对滑模趋近运动进行设计,可在一定初始条件下,通过对控制器参数的选取来调节跟踪误差范数边界,使得闭环系统以指数收敛到新平衡状态。以DGEN380发动机为仿真研究对象,利用Matlab/Simulink对上述控制器进行仿真,仿真结果表明,闭环系统能及时地跟踪转速切换指令且系统瞬态响应特性良好,设计的发动机加速控制律能满足航空发动机控制系统的动态性能指标,实现了基于非线性模型的简单加速控制,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

改进滑模面的自适应终端滑模混沌同步控制

为了提高混沌同步误差在滑模面上的收敛速度,提出了一种改进的终端滑模面,并设计了自适应终端滑模控制律,改善了混沌同步控制性能。在终端滑模面中引入系统状态量的幂指函数积分项,提高了误差沿滑模面的收敛速度。针对同时考虑系统中存在未知参数、不确定项及外部扰动的混沌系统的同步控制问题,设计了自适应终端滑模控制律,实现了混沌同步系统的滑模控制,并对系统的稳定性进行了证明。将所设计的滑模控制方法应用于混沌同步控制系统中,相比于传统终端滑模控制方法,改进方法能够明显提高误差的收敛速度。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于LMI的不确定混沌系统的有限时间同步

针对一类带有外部干扰的非匹配不确定混沌系统的有限时间同步问题,结合线性矩阵不等式(LMI)技术与滑模变结构控制方法,以Lorenz系统和蔡氏电路为例,设计了积分切换控制器,实现此类系统的有限时间同步。在滑模面的设计上引入积分滑模面设计方法,利用Lyapunov稳定性定理,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出滑动模态存在的充分条件,并且设计控制器,抑制了系统状态矩阵中的非匹配不确定项及外部干扰。最后利用LMI工具箱对LMI求解得出设计参数,实验结果可以看出该方法针对不确定混沌系统的同步控制中有良好的鲁棒性及抗干扰性。     

不确定MIMO线性系统的全局快速终端滑模控制

针对一类不确定多输入多输出(MIMO)线性系统,提出一种全局快速终端滑模变结构控制方案.通过对系统进行特殊的非奇异状态变换,设计了相应的非线性终端滑模超曲面及变结构控制律,使得系统状态在有限时间内收敛到终端滑模面上,随后保持在滑模面上并按全局快速终端滑模规律运动,以较普通终端滑模更快的收敛速度在有限时间内到达平衡点.仿真结果证明了该方法的有效性.     

Delta 算子不确定系统的滑模变结构控制

研究算子系统滑模变结构控制的综合问题.首先,利用线性矩阵不等式方法给出了切换面存在的充分条件,分析了算子变结构控制系统的到达条件,将连续系统和离散系统统一到算子系统.基于指数趋近律,给出滑模变结构控制一般方法.其次,给出一类算子不确定系统的滑模控制器设计,分析了准滑动模态的渐近稳定性,使得系统具有良好的动态性能.最后,用一个仿真实例说明在采样周期取值非常小的前提下,该方法设计的滑模变结构控制仍具有可行性和有效性.     

一类不确定线性切换系统的鲁棒H∞滑模控制

对一类含有非匹配不确定性且有外部干扰的线性切换系统,研究了H∞滑模变结构控制问题.利用LMI技术和单Lyapunov函数方法,设计单H∞滑模面,切换律以及子系统的变结构控制器,确保了切换系统的闭环系统为鲁棒稳定,且具有H∞扰动衰减度γ.系统状态到达滑模面后,该滑模面成为切换系统的全局鲁棒滑模面,可提高系统的暂态性能和鲁棒性.仿真例子说明所提出设计方法的有效性.     

基于滑模变结构的发动机转速控制系统

针对工业中传统的发动机PID转速控制系统存在其经常性参数整定不良,运行工况适应性差,且很难同时很好地满足稳态精度、动态稳定性、平稳性和快速性的要求等问题,提出一种基于比例切换函数的滑模变结构发动机转速控制系统。进而介绍了发动机转速控制数学模型,并通过Matlab/Simulink仿真与传统的PID转速控制方法进行对比,验证滑模变结构控制在发动机这种高阶非线性多变量系统中具有响应速度快,超调量小和控制精度高等优点。     

一类输入受限的不确定非仿射非线性系统二阶动态terminal 滑模控制

针对一类输入受限的不确定非仿射非线性系统跟踪控制问题, 提出一种二阶动态terminal 滑模控制策略. 在不损失模型精度, 并考虑系统输入饱和受限的前提下, 给出一种适用于全局的不确定非仿射非线性系统近似方法. 提出小波小脑模型干扰观测器设计方法, 实现复合扰动的有效逼近. 构造辅助系统分析输入饱和对跟踪误差的影响. 通过构造基于PI 滑模面的terminal 二阶滑模面, 给出二阶动态terminal 滑模控制器设计过程, 克服了传统滑模的抖振问题. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

磁悬浮开关磁阻电机的自适应终端滑模控制

为解决磁悬浮开关磁阻电机受到外部环境未知干扰、内部参数摄动等不确定因素带来的影响,提出一种基于自适应终端滑模控制器的直接瞬时转矩及直接悬浮力控制策略.首先,对电机的数学模型进行分析并建立状态方程,采用直接瞬时转矩控制与直接悬浮力控制方法,以减小系统脉动;其次,设计非奇异终端滑模面,避免常规终端滑模控制中的奇异问题,并引入自适应律,结合终端滑模控制器以抑制不确定因素的干扰,保证系统的快速收敛、强鲁棒性;最后,与传统滑模控制器方法进行对比,验证该方法的有效性.仿真结果表明,所提出方法能迅速精准跟踪控制系统的转速及位移,有效提升状态收敛速度,抗扰能力强,具有良好的动态性能.     

基于MPC的无传感器永磁同步电机NFTSMC仿真研究

为了提高注塑机中永磁同步电机控制系统的运行可靠性,优化永磁同步电机的调速系统动态性能,提出了一种基于模型预测电流控制的无速度传感器永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制策略.以模型预测电流控制作为电流控制内环,取代传统的PI调节器,能够有效地抑制电流纹波,提高电流的动态跟踪性能.根据非奇异终端滑模的设计原理,构造外环速度控制器,从而生成期望的q轴电流,提高了系统的稳定性.设计无速度传感器对电机运行转速进行在线辨识,实现对转速和转子位置准确地估计.并与传统的PI调节器进行对比,仿真与实验结果表明该控制策略具有较高的可靠性和快速性.     

基于输出反馈的直升机变结构控制律设计

针对直升机的小扰动模型,设计了静态输出反馈滑模控制器（SOFSMC）。利用参考模型,实现了直升机的相关动态指标。针对滑模面的设计问题,将其等价地转化为一组双线性矩阵不等式（BLMI）,并采用迭代线性矩阵不等式（ILMI）技术来求解。针对控制律的综合问题,给出了一种基于单位向量法的控制律,并通过引入线性反馈来保证系统进入滑动模态后线性控制部分与标称系统的线性控制部分的一致性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于改进型积分终端滑模控制方法的移动机器人轨迹跟踪设计与实验

为了使移动机器人获得高精度和快速收敛的跟踪性能,设计一种基于积分终端滑模和滑模观测器的轨迹跟踪控制方法.首先,考虑到移动机器人在实际运动过程中会受到地面湿滑、摩擦等原因引起的侧滑扰动的影响,建立其在该扰动影响下的运动学模型;然后,利用该动态模型设计滑模观测器来估计系统受到的扰动;接着,将估计的扰动值前馈至反馈控制器,用来抑制扰动对系统控制性能的影响,从而达到削弱抖振的目的;同时,基于跟踪误差设计积分终端滑模面,并结合滑模面和扰动估计设计新型积分终端滑模控制器;最后,基于Lyapunov稳定性理论对整个闭环系统进行稳定性分析.仿真实验结果表明,所设计的控制器具有更高的跟踪精度和更强的鲁棒性.     

Adaptive fuzzy terminal sliding mode controller for linear systems with mismatched time-varying uncertainties

A new design approach of an adaptive fuzzy terminal sliding mode controller for linear systems with mismatched time-varying uncertainties is presented in this paper. A fuzzy terminal sliding mode controller is designed to retain the advantages of the terminal sliding mode controller and to reduce the chattering occurred with the terminal sliding mode controller. The sufficient condition is provided for the uncertain system to be invariant on the sliding surface. The parameters of the output fuzzy sets in the fuzzy mechanism are adapted on-line to improve the performance of the fuzzy sliding mode control system. The bounds of the uncertainties are not required to be known in advance for the presented adaptive fuzzy sliding mode controller. The stability of the fuzzy control system is also guaranteed. Moreover, the chattering around the sliding surface in the sliding mode control can be reduced by the proposed design approach. Simulation results are included to illustrate the effectiveness of the proposed adaptive fuzzy terminal sliding mode controller.     

基于新型趋近律的双定子电机控制系统研究

为了提高双定子永磁无刷(DS-PMBL)电机调速系统的动态品质,在纯指数趋近律的基础上,结合终端吸引因子与系统状态变量的幂函数,进而提出一种新型的趋近律,有效抑制了滑模控制抖振,显著提高滑模趋近速度.以该新型趋近律为基础,设计了DS-PMBL电机的数学模型与滑模速度跟踪控制器,采用id=0的矢量控制方法确定DS-PMBL电机的动态性能,并与常规指数趋近律进行仿真比较.结果表明,提出的改进控制系统与传统的控制方法相比,提高了滑模趋近速度,减小了抖振,明显地提高了系统的动态特性与鲁棒性.     

有限时间快速收敛滑模变结构控制

讨论了一类非线性系统的滑模变结构控制有限时间收敛问题.提出了一种新的收敛滑模超曲面及相应控制方案.研究结果表明,系统状态变量能以较快的收敛速度在有限时间内进入各级滑模超曲面最终到达平衡点,并具有良好的动态性能.最后仿真结果验证了该方案的有效性.     

基于非线性干扰观测器的飞机全电刹车系统滑模控制设计

飞机防滑刹车具有典型的强非线性、强耦合和参数时变等特点, 并且跑道环境的干扰容易对飞机的地面滑跑性能造成不利影响. 本文提出了一种基于非线性干扰观测器的飞机全电防滑刹车系统滑模控制设计方法. 首先, 考虑了实际刹车不确定性干扰条件下的防滑刹车动力学建模问题, 通过对高阶非线性刹车系统进行反馈线性化处理, 简化了基于严格反馈的模型. 其次, 基于对主轮打滑原因的深入分析, 设计了非线性干扰观测器对干扰进行在线估计, 并在控制律设计中引入补偿部分. 通过构造递归结构的快速终端滑模控制器来跟踪实时变化的最佳滑移率并建立稳定性条件, 实现了飞机全电防滑刹车系统的有限时间快速稳定并有效抑制了主轮锁定打滑. 通过在不同跑道状态下进行模拟仿真, 验证了本文提出的飞机防滑刹车控制策略可以有效地提高刹车效率.     

可控励磁直线同步电动机的全局积分Terminal滑模控制

为提高可控励磁直线磁悬浮同步电动机进给系统的快速性与鲁棒性,提出全局积分Terminal滑模控制策略.构造新型的全局积分Terminal滑模面,对系统状态任意初值可在有限时间内收敛到零点,在趋近律中引入衰减因子,可减小系统抖振;在构造滑模面和趋近律的基础上设计全局积分Terminal滑模速度控制器;为进一步削弱滑模控制的抖振,减小切换增益,用径向基函数神经网络设计扰动观测器,并对扰动进行前馈补偿控制.仿真结果表明全局积分Terminal滑模控制策略能够明显改善系统的动态性能,缩短误差的收敛时间,提高系统抑制扰动的能力,削弱系统的抖振,增强系统的鲁棒性.