微差压控制系统的滑模块控制器设计与仿真

将具有强鲁棒性的滑模变结构控制策略应用于转炉炉口微差压系统,采用炉口压力控制模型,分析、设计了两种变结构控制器.通过仿真研究表明滑模变结构控制方法具有很强的鲁棒性,可有效地改善控制系统的动态响应品质.     

液压伺服系统变结构滑模超平面的一种新的设计方法

滑模超平面的设计是变结构控制系统设计中重要的一环。本文通过滑模系统闭环系统极点配置在左半扇形区域内来设计滑模超平面并对－液压伺服系统进行设计。仿真结果表明该方法是行之有效的。     

不确定多时滞系统的输出滑模控制

本文研究了带有不匹配参量不确定性和匹配外扰的多时滞系统的鲁棒滑模控制。当状态不可量测时,利用系统输出设计滑模面,通过线性矩阵不等式给出了滑模面存在的一个时滞无关充分性条件,在此基础上设计变结构控制律,实现滑模控制。最后通过仿真说明该控制策略的有效性。     

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。     

基于模糊滑模控制的液压支架推溜系统研究

针对电液控制液压支架在自动跟机过程中推溜不齐问题,提出基于模糊滑模变结构控制方案.通过建立被控液压系统的数学模型,与定义的切换函数结合,然后进行滑模控制律设计,得到滑模变结构函数.通过Matlab软件验证模糊滑模控制系统的可靠性,由仿真结果可得:该方法在自动跟踪调节液压支架推溜方面,其控制效果得到优化.     

广义系统的有限时间滑模变结构控制

研究了一类广义系统的有限时间滑模变结构控制问题。通过非奇异线性变换把广义系统变换成受限等价形式,利用Lyapunov函数的方法,提出了一种新型的有限时间滑模变结构控制策略,给出了特殊的开关型滑模面,设计了相应的滑模变结构控制器,使得闭环系统渐进稳定,实现了滑模运动,保证了在滑模面上系统状态变量在有限时间内到达平衡点。给出了可行性算例,说明了设计的有效性。     

基于趋近律滑模的台车式倒立摆系统控制研究

本文设计了一种基于趋近律方法的滑模控制器。趋近律方法是滑模变结构控制的一种典型控制策略。这种控制方法不仅可以对系统在切换面附近或沿切换面的滑模运动段进行分析,而且可以有效地对系统趋近段的动态过程进行分析和设计,从而保证系统在整个状态空间内具有较好的运动品质。仿真结果表明,将两种典型的趋近律滑模控制方法应用到台车式倒立摆系统中,指数趋近律滑模变结构方法有更好的稳定性和抗干扰能力。     

基于半实物仿真平台的时延补偿滑模变结构控制器设计与实现

本文应用半实物仿真技术,基于MATLAB/Simulink控制系统设计与测试环境,设计实现了旋转倒立摆运动控制半实物仿真平台,进行了倒立摆系统建模与分析,并针对网络控制中的时延问题,提出一种具有时延补偿的时变滑模面的变结构控制方法,并应用MATLAB/Simulink控制系统设计与仿真工具进行实验分析,验证了控制策略的有效性.     

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.     

转炉炉口微差压滑模变结构控制技术

针对宝钢梅山炼钢厂转炉煤气回收系统（OG系统）的工作现状以及转炉炉口微差压控制系统对象的非线性、时变、不确定性和干扰大的特点,采用具有强鲁棒性的滑模变结构控制策略,以克服系统的不确定性和增强抗干扰能力。对滑模变结构控制算法中存在的“抖振”问题,探讨了基于干扰观测补偿的滑模控制器的设计解决方案,通过仿真研究表明滑模变结构控制方法具有很强的鲁棒性,可有效地改善控制系统的动态响应品质。     

An Extended State Observer Based Fractional Order Sliding‐Mode Control for a Novel Electro‐Hydraulic Servo System with Iso‐Actuation Balancing and Positioning

An extended state observer based fractional order sliding‐mode control (ESO‐FOSMC) is proposed in this study, with consideration of the strong nonlinear characteristics of a new electro‐hydraulic servo system with iso‐actuation balancing and positioning. By adopting the fractional order calculus theory, a fractional order proportional–integral–derivative (PID)‐based sliding mode surface was designed, which has the ability to obtain an equivalent positioning control with fractional order kinetic characteristics. By introducing the integral term into the sliding mode surface, it was found to be beneficial in reducing the steady‐state errors, as well as improving the precision of the control system. Also, by using the fractional order calculus to replace the integral calculus, the form of the convergence is improved; the system transfer of energy is slowed down; and the chattering of the system is greatly weakened. The extended state observer was designed to observe the real‐time disturbances, and also to generate the compensation control commands which are added to the FOSMC to achieve the dynamic compensation. By means of numerical simulations, the dynamic and static characteristics of the sliding mode control system were compared with those of the FOSMC and ESO‐FOSMC. The experimental results show that the ESO‐FOSMC system could effectively restrain the external disturbances and achieve higher control precision, as well as better control quantity without chattering. The semi‐physical simulations based experimental tests also demonstrated that the proposed ESO‐FOSMC outperformed the FOSMC in terms of system robustness and control precision, which could have a stable control of the gun system quickly and accurately.     

新型模糊滑模控制器在交流位置伺服系统中的应用研究*

为解决交流位置伺服系统速度不可控的问题,利用滑动模态的控制思想,设计出一种新型速度位置一体化控制器作为位置伺服系统外环控制器。通过对速度曲线的规划,实现理想的速度控制和精确的定位。在此基础上,采用模糊控制补偿负载变化和外界扰动对系统的影响,同时柔化控制信号,减弱了滑模控制系统中固有的抖振现象。仿真结果证明了所设计控制器的正确性及控制策略的有效性。     

基于非奇异快速终端滑模的轧机液压伺服位置系统反步控制

针对具有非线性、参数不确定性和未知负载扰动的非对称缸轧机液压伺服位置系统,提出一种基于模糊自适应观测器和非奇异快速终端滑模面的反步控制方法.首先,基于非奇异快速终端滑模面和双幂次趋近律完成非对称缸轧机液压伺服位置系统反步控制器的设计,并通过构造二阶滑模滤波器对虚拟控制量的微分信号进行估计,有效地避免了反步控制中的微分爆炸现象;然后,选用模糊自适应观测器对系统的不确定项进行逼近估计,并将输出的估计值引入到设计的控制器中进行补偿,有效地提高了系统的跟踪控制精度,且分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统全局渐近稳定;最后,基于某650mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统的实际参数进行仿真研究,并与常规线性滑模控制方法相比较,结果验证了所提出方法能够有效提高系统在整个全局过程的收敛速度和鲁棒稳定性.     

液压驱动伺服机器人的模糊滑模控制研究

针对液压驱动四足机器人伺服系统非线性和不确定性严重的问题,提出了一种快速响应、鲁棒性好、控制精度高的模糊滑模控制器,并进行了仿真研究.首先,建立了液压驱动伺服机器人的液压动力机构非线性数学模型,利用Lyapunov方法设计了滑模控制器;其次,构造了一个模糊边界层宽度调节器,削弱滑模控制的抖振;最后,分析了参考力、液压参数、供油压力及负载刚度变化对系统输出的影响.仿真结果表明,该控制器对液压伺服力系统非线性和参数变化具有较好的控制效果.该方法用于四足液压驱动伺服机器人的控制是可行的、有效的.     

具有未知干扰的无人机鲁棒滑模飞行控制

研究无人机飞行稳定性控制问题,由于无人机飞行控制系统存在时变外部干扰,飞行过程中升阴比变化激烈,控制稳定性难度较大。利用滑模控制良好的鲁棒能力提出一种神经网络的鲁棒飞行控制方法。因神经网络有良好非线性逼近能力,可对无人机飞行系统中的不确定进行在线逼近,并将神经网络权值误差引入到权值的自适应律中用以改善系统的动态性能。利用神经网络的组合,设计无人机鲁棒滑模飞行控制器。控制器分为两部分,一部分是等效控制器,另一部分是滑模控制器,能有效减小系统的跟踪误差。最后将所设计的鲁棒滑模控制对无人机飞行姿态控制进行仿真。仿真结果表明,新方法能提高无人机的鲁棒飞行控制能力且能实现无人机姿态的精确跟踪和稳定性控制。     

Extended sliding mode observer-based high-accuracy motion control for uncertain electro-hydraulic systems

In this paper, a novel robust backstepping control strategy is introduced to achieve high-accuracy tracking performance for electro-hydraulic servo systems (EHSSs) without velocity information in the presence of uncertainties and disturbances. Firstly, system dynamics of the studied EHSS considering parameter deviations, modeling errors, and unknown external loads which are grouped into lumped mismatched and matched disturbances in the mechanical system and pressure dynamics, respectively, are developed. On the basis of the sliding mode theory, two extended sliding mode observers (ESMOs) are originally established to simultaneously estimate the immeasurable angular velocity of the actuator, and lumped mismatched and matched uncertainties. As a consequence, an observer-based controller is designed using the conventional backstepping technique to ensure a highly accurate tracking position control. In addition, the stability of the observer and overall closed-loop control system is conclusively proven through the Lyapunov theory. Finally, several numerical simulations for an EHSS with a hydraulic rotary actuator are conducted to demonstrate the advantage of the recommended method compared to the existing well-known extended state observer-based control approaches.     

Force tracking neural block control for an electro‐hydraulic actuator via second‐order sliding mode

This paper presents a novel scheme for identification and control of an electro‐hydraulic system using recurrent neural networks. The proposed neural network has the nonlinear block control form structure. A sliding‐mode control technique is applied then to design a discontinuous controller, which is able to track a force reference trajectory. Due to the presence of an unmodelled dynamics, the standard sliding‐mode controller produces oscillations (or ‘chattering’) in the closed‐loop system. The second‐order sliding mode is used to eliminate the undesired chattering effect. Simulations are presented to illustrate the results. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

四旋翼飞行器自适应滑模控制设计

针对四旋翼飞行器姿态模型建模误差以及外部扰动不确定性的特点,提出了一种基于自适应滑模的非线性控制器。采用参数自适应控制方法逼近系统中的建模误差项,滑模控制方法进一步抵消系统建模误差以及外部不确定扰动项。并采用李雅普诺夫稳定法证明了所设计的控制器能够实现全局渐近稳定。最后,通过四旋翼姿态飞行实验,验证了文中所提出控制方法的有效性,能够实现小型四旋翼姿态的稳定控制,其抗扰性能优于传统PID控制。     

喷水推进型无人艇航向跟踪的反步自适应滑模控制*

针对单泵喷水推进型无人滑行艇的航向跟踪非线性系统,提出了一种反步自适应滑模控制方法。该系统由无人艇运动非线性响应模型和舵机伺服系统组成,并考虑运动响应模型的建模误差、外界干扰力等非匹配不确定性,利用全局微分同胚坐标变换将原系统变换为具有下三角特征的非线性系统。基于Backstepping方法和滑模控制理论,提出了一种自适应滑模控制律;利用Lyapunov函数,证明该控制律保证了航向跟踪系统的全局渐近稳定性。仿真对比结果验证了所提出控制器的有效性。