滞后变结构控制的发展与现状*

本文给出了滞后变结构控制发展的一个简要综述.并以仿真实例,揭示了在变结构控制模型中,忽略了切模与惯性滞后是产生抖动的原因之一. 确认了研究滞后系统的变结构控制,为削弱抖动提供新的理论方法与解决的途径.     

基于神经网络变结构控制的PMSM系统研究

针对交流永磁同步电机伺服系统中，变结构控制策略存在的抖动，采用递归神经网络来调节变结构控制器参数，有效的削弱了变结构控制固有的抖动特性。仿真结果表明，该方案不仅具有良好的动态性能，而且对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。     

无抖振全程滑态离散变结构控制算法

针对离散时间系统的变结构控制问题,对常规离散变结构抖动产生原因的分析,结合全程滑态变结构算法,给出了改进的离散趋近律。仿真结构表明,该方法是可行的,减小了系统的抖动,并从一开始就保证了系统的稳定性。     

一类航天器的变结构反馈控制

从工程的角度出发，采用拉格朗日方程建立一类挠性多体航天嚣方程。将滑动模态变结构控制和PI反馈控制有机地结合起来，针对一类航天器提出了一种新型的PI反馈控制方案。该方法主要针对变结构控制应用过程中的抖动问题，采用频率形式的性能指标设计滑动模态切换面来使系统中的高频和低频模态振动最小。整个设计方案简单而又系统化，对于减小抖动。直至抑制一类柔性航天器的各种模态的抖动是有效的。     

永磁同步电机滑模变结构矢量控制

将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机矢量控制中,以提高永磁同步电机矢量控制系统的响应速度,增强其鲁棒性.叙述了滑模变结构的基本原理,给出了永磁同步电动机滑模变结构模型,推导了滑模变结构控制律,并分析了抖动产生原因及相应对策.仿真结果表明,该控制策略极大地改善了系统的动、静态性能,对系统参数和外部干扰表现出较强的鲁棒性,是永磁同步电机矢量控制中一种新颖的改进控制方式.     

DC-DC变换器模糊变结构调制控制

针对传统控制方法不易取得良好的控制效果这一问题,为提升其性能,以滑模变结构方法为基础,基于DC-DC变换器系统,设计了DC-DC变换控制器.该控制器具备PWM调制、模糊逻辑控制和滑模变结构控制三者的优点,较好地解决了滑动模态的抖动问题.Matlab仿真结果证明了其可行性以及良好的动静态性能和较强的鲁棒性.     

反馈线性化最优滑模变结构励磁控制

将滑模变结构控制具有对摄动的完全自适应性与反馈线性化理论和最优控制理论结合起来,针对励磁系统,提出了一种基于反馈线性化最优的滑模变结构控制方法,给出了控制器的设计过程,避免了通常设计滑模变结构控制器时参数选取的盲目性,保证系统运行在较佳状态,且按指数趋近律设计的滑模变结构控制器不易产生抖动。仿真结果表明,这种方法能够充分发挥滑模变结构控制的鲁棒性优点,对电力系统具有较好的稳定作用。     

基于变结构控制理论的某型导弹平滑导引律研究

基于变结构控制理论,提出了一种设计简单、具有很好鲁棒性及准确性的平滑导引律,解决了某型导弹因采用变结构导引律攻击机动目标时,视线倾角增量变化律的来回切换产生抖动的缺陷.     

电弧炉电极调节系统的一种变结构控制

本文提出了一种变结构电极调节系统设计方法，首先得出电极调节系统模型，在此基础上推导出了离散时间模型参考自适应律，针对系统对频繁的干扰存在抖动的情况，设计一种变结构调节系统，利用模糊控制系统抑制抖动，仿真表明这种结构既能够保证良好的跟踪特性，又能够有效地抑制抖动。     

基于模糊神经网络的滑模控制

研究了一类不确定性非线性系统的滑模变结构控制,提出了一种基于模糊神经网络（Ｆｕｚｚｙ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）的滑模变结构设计方法,设计了控制器的结构,利用动态反向传播算法实现滑模控制,这种方法与一般变结构控制相比不但具有强的鲁棒性而且还能有效地消除抖动现象,同时在设计中不需要知识系统中不确定性和扰动的上界,另外还运用Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数从理论上分析上了系统的稳定性。仿真结果说明了本文所提     

统一混沌同步系统的高阶滑模控制研究

研究了一类具有匹配不确定性和外部扰动的统一混沌系统.通过对误差系统进行滑模变结构控制,实现了统一混沌系统的同步,并且利用滑模控制的特点,保证了同步系统的鲁棒性.当使用传统的趋近律方式的控制率时,系统往往会产生高频抖振,控制器在实际应用中得不到良好的效果.针对这一问题,利用高阶滑模的控制率,在保证系统鲁棒性的基础上,有效...     

Hybrid systems of differential-algebraic equations – Analysis and numerical solution

We consider hybrid systems of differential-algebraic equations and present a general framework for general nonlinear over- and underdetermined hybrid systems that allows the analysis of existence and uniqueness and the application of index reduction methods for hybrid differential-algebraic systems. A particular difficulty in the numerical simulation of hybrid systems is (numerical) chattering, i.e., fast oscillations between modes of operations. A regularization technique using sliding modes allows us to regularize the system behavior in the case of chattering. Further, we show how chattering behavior during the numerical solution can be prevented using sliding mode simulation. The advantage of the sliding mode simulation is illustrated by numerical examples.     

引入趋近律的功率因数校正滑模控制仿真研究

提出一种引入趋近律的滑模变结构控制(SMVSC)方法来实现有源功率因数校正(APFC),减少电流的谐波成分.SMVSC是一种解决非线性时变系统(如APFC系统)问题的良好办法,但是实际应用中SMVSC的"抖振"现象问题必须要解决好.引入趋近律来削弱APFC系统在滑模控制中的"抖振"现象,并且依此推导出了控制APFC系统中的功率开关的PWM占空比.采用Matlab平台进行仿真验证控制策略控制APFC电路几乎得到单位功率因数,同时超调减小、响应时间缩短.     

Chattering suppression methods in sliding mode control systems

The implementation of sliding mode control is often irritated by high frequency oscillations known as “chattering” in system outputs issued by dynamics from actuators and sensors ignored in system modeling. This paper provides analysis of chattering in such systems with unmodeled based on the Lyapunov theory and the describing function method. It also describes various approaches to reduce chattering including methods based on relay control gain adaptation. And for those systems to which the methods are not applicable, chattering frequency control using hysteresis loop will be provided.     

无抖振离散滑模趋近律

针对离散滑模趋近律形式多样且容易产生高频抖振的问题,提出了离散滑模趋近律的一般形式,并给出了无抖振的到达条件及其理论证明,从一般意义上为离散滑模趋近律的设计提供了理论依据。针对满足匹配条件的不确定系统,给出了切换函数收敛域的推导方法,推导了无抖振的最小收敛域。以典型的高氏指数趋近律为例,利用无抖振的到达条件,对其一般形式进行了无抖振改进,验证了所提出方法的有效性。     

带饱和函数的幂次新型滑模趋近律设计与分析

针对滑模控制系统中存在抖振严重、收敛速度慢的问题,设计了一种带饱和函数的幂次滑模趋近律,该趋近律通过饱和函数和两个幂次项系数在系统趋近过程不同阶段进行针对性地调节,提高了系统动态响应过程的收敛速度,且有效削弱了抖振,从理论上证明了其存在性和可达性。将该趋近律应用到存在干扰的二力臂机械手名义模型控制系统中,结果表明,所提出的趋近律提高了系统的收敛速度,而且有效抑制了系统的抖振。     

变结构控制的抖振问题研究

变结构控制是一种鲁棒控制方法,它对系统参数的变化和外部干扰具有理论上的完全鲁棒性,然而,变结构控制系统在滑模面上的高频抖振是其工程应用的主要障碍.该文将抖振削弱方法分为两类：一类是传统控制方法,它通过改变变结构控制器的构造方式来削弱抖振;另外一类是组合控制方法,它通过引入其他先进控制理论（如智能控制、自适应控制等）来削弱抖振.目前,多种组合控制方法被广泛采用,但缺乏对结合方式的系统性分析,本文以模糊变结构组合控制方法为例,详细探讨了多种形式的结合方式.最后指出了处理抖振问题的发展方向.     

Robust self-tuning PID controller for nonlinear systems

In this paper, we propose a robust self-tuning PID controller suitable for nonlinear systems. The control system employs a preload relay (P_Relay) in series with a PID controller. The P_Relay ensures a high gain to yield a robust performance. However, it also incurs a chattering phenomenon. In this paper, instead of viewing the chattering as an undesirable yet inevitable feature, we use it as a naturally occurring signal for tuning and re-tuning the PID controller as the operating regime digresses. No other explicit input signal is required. Once the PID controller is tuned for a particular operating point, the relay may be disabled and chattering ceases correspondingly. However, it is invoked when there is a change in setpoint to another operating regime. In this way, the approach is also applicable to time-varying systems as the PID tuning can be continuous, based on the latest set of chattering characteristics. Analysis is provided on the stability properties of the control scheme. Simulation results for the level control of fluid in a spherical tank using the scheme are also presented.     

不确定系统离散变结构控制及在位置伺服系统中的应用

研究有界不确定离散时间系统的变结构控制设计问题.对利用传统离散趋近律设计变结构控制器时出现的稳态抖振现象进行分析,提出一种能有效减弱抖振的控制策略,并将研究结果用于设计某位置伺服系统变结构控制器.理论分析及仿真结果表明,所设计的控制器可以有效减弱抖振,并使伺服系统具有良好的跟踪能力和很强的鲁棒性.