粉煤灰恒压输送滑模控制系统研究

为了克服PID控制器的缺点,有效抑制状态变量的超调问题,加快系统的控制速度,增强系统的抗干扰性,针对粉煤灰恒压输送系统提出了一种自学习滑模控制方法。设计了一种非线性光滑函数,并将其应用于自抗扰控制器、跟踪微分器及滑模趋近律的设计。鉴于进一步提高系统的自适应控制能力,使用了最速下降法对滑模控制器的增益参数进行自学习镇定。仿真与实验结果表明:该方法不仅响应速度快、控制精度高,而且有效抑制和消除了系统抖振和超调现象。     

一种球形滚动机器人纵向运动的控制策略研究

针对一种球形滚动机器人纵向运动的位置控制问题,提出一种基于有限时间滑模干扰观测器和双幂次组合函数趋近律的解耦滑模控制策略。所提出的控制策略不仅可以保证球形机器人的滚动性能,并且能够保持解耦滑模控制律的连续性。设计有限时间滑模干扰观测器对复合不确定性进行在线估计,并在此基础上得出机器人系统平衡摆角的估计。基于所得平衡摆角的估计,分别定义系统的各级滑模变量。借助所设计的有限时间滑模干扰观测器,基于第二级滑模变量和双幂次组合函数趋近律构造解耦滑模控制律。从理论上证明了所提出的控制策略能够确保各级滑模变量收敛至0,仿真实验结果验证了所提出的控制策略的控制性能和鲁棒性。     

永磁同步直线电机积分滑模控制北大核心

针对永磁同步直线电机伺服控制系统容易受内参和扰力的影响以及动态响应慢的问题,提出了一种基于幂指趋近律的改进型积分滑模控制方法。该方法在传统的积分滑模控制器基础上引入非线性项和微分项参数,采用带有边界层的函数代替符号函数,来减少滑模控制器引起的抖振,以及提高动态段跟踪能力和减少超调量。仿真和实验结果表明,与传统的三闭环PID控制相比,改进型积分滑模控制算法使系统具有更好的响应性能、跟踪性能、定位精度高和强鲁棒性,满足了半导体封装设备中XY平台直线电机伺服控制系统的高速高精度运动需求。     

基于新型趋近律的柔性机械臂滑模-最优组合控制

为提高柔性机械臂的控制精度,提出一种基于滑模控制与最优控制相结合的组合控制方式。通过Lagrange法和假设模态法构建其动力学模型,进而运用奇异摄动理论对柔性臂进行解耦,获得慢变和快变子系统。对于慢变子系统,采用滑模控制实现轨迹跟踪,提出一种新型趋近律,该趋近律在幂次趋近律基础上加入变速趋近项,引入系统状态变量,动态调整趋近速率,同时增加指数项提高趋近速度,使用双曲正切函数替代符号函数以抑制抖振;对于快变子系统,采用最优控制进行振动抑制。MATLAB仿真结果表明,该组合控制方法相比于纯滑模控制,具有更好的动态性能和鲁棒性能。     

永磁同步电机滑模调速系统新型趋近律控制

为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor)的控制性能,解决传统趋近律中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种新型滑模趋近律。该趋近律是在双幂次趋近律的基础上,加入变指数趋近律,提高了系统的响应速度,同时引入系统的状态变量,抑制了变指数部分在接近滑模面时的抖振。通过理论证明了该趋近律具有存在性、可达性和稳定性。并与双幂次趋近律进行了性能控制比较,结果显示新型趋近律具有更快的收敛速度和控制性能。基于该滑模趋近律设计了永磁同步电机滑模控制器,并与传统的PI控制器做仿真比较。仿真和实验结果显示,采用新型趋近律的滑模控制器系统具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的能力,结果验证了所提出方法的有效性。     

基于RBF神经网络和扰动观测器的PMLSM位置控制

针对永磁直线同步电机的位置控制,其控制精度易受模型误差和负载扰动等因素的影响,设计了一种改进型的滑模趋近律控制器,提出了基于RBF神经网络的建模误差逼近器和非线性负载扰动观测器。首先,利用改进型的滑模趋近律算法,加快到达滑模面的速度,降低系统的滑模抖振;其次,采用RBF神经网络算法逼近系统的建模误差;最后,非线性扰动观测器对系统的负载扰动进行估计。此外,系统采用前馈补偿控制策略,以提高系统的控制精度。仿真结果表明:通过与传统的滑模趋近律控制方法相比,文章提出的方法提高了系统的控制精度、增强了系统的鲁棒性。     

立方体机器人自适应滑模容错控制系统设计

立方体机器人具有多变量、欠驱动和非线性等复杂特点,针对其难以建立精确模型以及故障情况下系统稳定性的问题,设计并实现了一种基于自适应滑模容错策略的立方体机器人控制系统。首先,建立了所搭建的立方体机器人的动力学模型和故障模型;其次,利用滑模控制在滑动阶段对系统参数摄动的不变性和自适应律对系统广义误差的补偿,实现了系统的容错功能;同时,为了有效的抑制滑模控制中固有的抖振问题,提出了一种基于指数趋近律和幂次趋近律的组合趋近律;基于方法证明了所设计自适应滑模容错控制系统的大范围渐近稳定性。仿真和实测实验结果验证了所设计容错策略在立方体机器人的姿态控制中,具有较强的容错能力及较高的控制精度。     

基于改进滑模控制器的PMSM调速系统北大核心

针对在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统中采用PI控制器存在控制精度低、响应速度慢以及容易出现积分饱和等问题,提出一种新型指数趋近律的滑模控制策略,基于新型趋近律设计了改进滑模控制器,该方法可有效加快系统响应速度,并能抑制滑模控制过程中出现的系统抖振;同时引入负载转矩观测器作为前馈补偿到滑模控制器,有效提高PMSM调速系统的稳态及动态性能。经过与PI控制器及传统滑模控制的仿真对比实验,改进滑模控制器在系统响应上能够达到无超调快速响应,调节时间为0.011 s;突增负载时,恢复稳态时间为0.008 s,且转速只下降24 r/min,该控制方法使系统动态性能和抗干扰性能得到提高,而且抑制了滑模控制的抖振。     

基于干扰补偿的不确定机器人鲁棒滑模跟踪控制

以含有参数不确定和外部扰动的机器人系统为对象,研究不确定机器人系统的轨迹跟踪问题。结合系统辨识理论和滑模理论,提出了一种基于干扰补偿的机器人鲁棒滑模控制方法。该方法采用非线性观测器实现系统不确定项的在线估计与补偿,利用滑模控制来增强系统的鲁棒性,并利用基于sigmoid函数的新型滑模趋近率来抑制传统滑模控制的固有抖振现象。最后,以2关节机器人为例,通过仿真验证了文中方法的有效性,不仅有效解决了传统滑模控制的固有抖振现象,而且对系统存在的不确定性扰动具有很强的鲁棒性。     

基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制北大核心

针对永磁同步电机调速系统存在抖振和响应速度慢的问题,采用滑模变结构控制方法设计速度环控制器。将传统线性滑模面改进为非奇异终端滑模面,以提高系统在滑模面上的趋近速度。提出一种新型趋近律,在双幂次趋近律的基础上引入切换函数,使用终端吸引子,并且增加指数项来提高趋近速度,更好地减少系统抖振并改善了系统收敛特性。将此控制算法与双幂次趋近律对比,仿真结果表明:该方法可以更有效地抑制系统抖振和提高系统的收敛速度,也能更快速、准确地跟踪给定的速度信号。     

基于模糊时变滑模的永磁同步电机调速系统设计

针对永磁同步电机突然加入负载时存在的转速波动和不稳定问题,提出一种基于积分时变滑模面和新型模糊增益趋近律的滑模调速方法。采用积分时变滑模面,在传统积分滑模面中加入一个时变项,借此提升系统的响应速度。改进传统的指数趋近律,加入非线性函数来削弱系统的抖振,同时根据不同的系统状态用模糊算法整定趋近律增益参数,着重于提升趋近速度和系统抗扰动能力。最后,使用李雅普诺夫稳定性判据证明了该控制系统的稳定性。在MATLAB/Simulink环境下将此控制策略与传统滑模控制策略进行对比,仿真结果表明：采用此控制方法的系统响应速度更快、抑制系统扰动和抖振的能力更强,具备更好的综合性能。     

新型变指数趋近律的PMSM滑模控制

针对永磁同步电机滑模控制系统符号函数容易出现抖振问题，提出一种基于新型饱和函数的变指数趋近律结合非奇异快速终端滑模控制方法，并利用李雅普诺夫不等式证明其稳定性。考虑到外界负载转矩对系统性能的影响，建立非奇异终端滑模扰动观测器，将转矩的观测值转换成转矩电流前馈补偿至电流环输入端，避免了较大的滑模增益，克服外界突然加扰动时系统的抖振问题。仿真和实验结果表明：改进的新型滑模控制器结合扰动观测器可有效减小系统抖振，提高控制系统的动态响应能力和抗干扰能力。     

基于扩张状态观测器的伺服加载模糊滑模控制

针对电动伺服加载测试台存在的间隙、摩擦等非线性控制问题,以滑模变结构控制（SMC）为主体进行了加载控制器设计。分析伺服加载测试台整体结构,提出一种基于扩张状态扰动观测器（ESO）的模糊滑模控制（FSMC）策略。该策略在使用ESO针对伺服加载系统的外部干扰进行观测的基础上,设计了模糊控制对滑动模态面和滑模趋近律进行自适应调节,提高了系统的动态实时跟随能力和干扰补偿能力,并减小SMC控制器稳定时的抖振现象。仿真结果表明：所设计的基于扩张状态观测器的模糊滑模控制器（FSMC-ESO）对比传统SMC及PID控制具有更好的快速响应性和鲁棒性。     

基于前馈和滑模复合结构的飞行器电动舵机控制

针对飞行器电动舵机伺服系统的控制问题,提出了一种能够有效抑制传动机构非线性摩擦的控制方法,该方法由前馈补偿器、基于LQR的PID反馈控制器以及滑模控制器构成。前馈控制能够提高系统响应的快速性,PID反馈控制提高系统的抗干扰能力,针对非线性摩擦设计的滑模控制律,用来削弱非线性摩擦对舵机伺服的影响。在分析电动舵机伺服系统构成的基础上,给出了非线性摩擦的Stribeck模型;建立了系统数学模型,在此基础上分析得出前馈补偿器的结构和参数;引入参考给定量,建立基于误差的状态控制方程,设计了基于LQR的PID控制器以及抑制非线性摩擦扰动的滑模控制律。分别对含有滑模控制器和不含滑模控制器的控制方法进行了仿真实验,实验结果表明:含有滑模控制器的控制方法能够有效抑制非线性摩擦引起的速度抖动问题以及位置"平顶"现象。     

变结构力控制方法在油气悬架加载系统中的应用

针对油气悬架的非线性和不确定性特性采取变结构的控制方法,选取含有位置、速度和加速度状态的滑模函数,利用指数趋近方式,使系统能够快速地稳定于平衡位置.基于Lyapunov稳定理论,设计了参数摄动和不确定量两种非线性环节的自适应律,结合自适应控制方式减小了滑模带的宽度,从而减小由于开关控制而引起的系统振动.通过仿真分析和实验验证了负载刚度变化时,变结构滑模力加载控制对比常规PID控制的优势,为具有状态反馈的力加载控制系统提供了实用的控制方法.     

基于滑模观测器的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明：在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。     

泵控电液伺服系统滑模反步控制设计及其AMESim仿真

为了提高大负载输出泵控电液伺服系统滑模控制方法对非匹配干扰的影响,采用反步法对系统非匹配干扰进行补偿,通过光滑连续一阶可导滑模技术来消除滑模与反步控制的冲突,并通过联合仿真验证滑模反步控制设计的准确性。研究结果表明:滑模反步控制器结果最接近参考信号,误差最小,表现出最优的稳定性。滑模反步控制器输出电流最小,波动效果最低,证明所设计的光滑连续滑模控制律有效地抑制了输出抖动。滑模反步控制器获得了比反步控制器和PID控制器更小的I_(MSE)和I_(APE),表明在控制器输出强度较低的条件下,利用滑模反步控制器达到了优于PID控制器与反步控制器的控制性能。滑模反步控制器则同时拥有反步控制与滑模控制的优点,不需建立精确模型也能够达到较好的控制性能。     

飞机舵机电动负载模拟器非线性干扰补偿控制

针对飞机舵机电动负载模拟器存在多余力矩、摩擦及外部扰动等非线性干扰问题,重建飞机舵机电动负载模拟器数学模型,提出一种基于非线性干扰观测器的新趋近律滑模补偿控制。一方面,建立基于LuGre模型的摩擦观测器,通过反演法设计滑模控制器以补偿摩擦干扰、抑制多余力矩,同时设计新趋近律以减轻滑模抖振、缩短收敛时间;另一方面,设计非线性干扰观测器对外部扰动进行实时观测,以达到控制补偿目的。仿真实验发现,在20 Hz条件下,系统力矩输出幅值差为0.2%,相位差为0.04%,表明所设计控制器能够抑制多余力矩、减轻摩擦及外部扰动影响,有效提高系统跟踪精度。     

基于一种改进型滑模变结构控制的永磁同步电机伺服系统研究

针对动态滑模面与变指数趋近律存在的缺陷,研究一种新型积分速度滑模控制器,并结合开关函数对设计的控制器做进一步改进,最后将这种新型滑模控制器应用于永磁同步电机伺服系统的速度环中。利用Matlab搭建伺服系统仿真模型,仿真结果表明:设计的新型滑模控制器调速性能要优于传统PI和变指数滑模控制,它不仅能有效抑制滑模变结构固有的抖振,还增强了控制系统的快速性和鲁棒性。     

基于饱和函数的不确定机器人模糊自适应滑模控制

针对模型和参数不确定机器人系统轨迹跟踪问题,在模糊自适应控制的基础上提出了一种新的控制策略,该控制策略把饱和函数、模糊原理与滑模控制有机结合起来,设计了一种模糊自适应滑模控制器.该控制器利用模糊逻辑系统为机器人的动力学系统建模,设计自适应律调节未知参数,为保证控制力矩输出平滑有界,不存在一般滑模变结构中的抖振现象,采用双曲正切函数代替传统的符号函数.利用李亚普诺夫定理证明了闭环控制系统全局稳定,跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果表明了所提出的控制算法的有效性.