基于扰动观测器补偿的机械臂非奇异快速终端滑模控制

针对机械臂系统在实际应用中存在的建模误差及未知扰动问题, 设计了一种基于扰动观测器的改进型非奇异快速终端滑模控制策略. 通过扰动观测器准确估计系统存在的总扰动, 并设计恰当的非线性增益函数使扰动观测误差指数收敛, 实现了对控制器的前馈补偿. 考虑到终端滑模存在的奇异性问题, 结合扰动观测器设计了非奇异快速终端滑模控制器, 在保证跟踪误差有限时间收敛的同时抑制了滑模控制固有的抖振现象. 同时在控制器设计过程中, 用fal函数代替sig函数有利于削弱滑模控制抖振, 提高系统稳定性及跟踪精度. 最后, 利用MATLAB软件进行实验仿真, 验证了所设计控制器的有效性.     

基于扩张状态观测器的四旋翼无人机快速非奇异终端滑模轨迹跟踪控制

针对受多源干扰影响的四旋翼无人机系统的轨迹跟踪控制问题进行研究,充分考虑位置回路和姿态回路动态特性,提出一种全回路复合快速非奇异终端滑模轨迹跟踪控制方案.首先,通过变换将轨迹跟踪问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪控制问题;然后,将各通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于扩张状态观测器对其进行估计;接着,基于干扰估计信息和快速非奇异终端滑模控制算法,分别在位置回路和姿态回路构造复合快速非奇异终端滑模控制器;最后,基于位置回路和姿态回路虚拟控制量解得无人机真实控制量旋翼转速.仿真结果表明,所提出控制方案显著提升了四旋翼无人机轨迹跟踪的响应速度和抗干扰性能.     

基于干扰观测器的航天器非奇异终端二阶滑模控制

为了消除干扰力矩和结构不确定性对卫星姿态控制性能的影响,本文提出了一种基于新型干扰观测器的非奇异终端二阶滑模控制方法.首先,文章设计了一种基于跟踪微分器的干扰观测器,来对卫星系统中的不确定项进行估计,利用估计值进行补偿,并保证估计误差在有限时间内收敛.在此基础上,文章设计一个非奇异终端滑模面,当系统到达滑模面时,姿态误差可以在有限时间内收敛,并利用二阶滑模趋近律设计控制器,保证系统在有限时间到达滑模面.在干扰观测器误差未完全收敛时,滑模控制器可以对存在的扰动进一步抑制,实现姿态跟踪系统的有限时间稳定,并通过李雅普诺夫方法严格证明了其稳定性.最后,仿真结果表明,干扰估计值误差可以在有限时间内收敛,证明了该控制方法对存在的干扰是具有较好的鲁棒性.     

新型有限时间收敛滑模扩张状态观测器研究

针对一类具有量测噪声的非线性不确定系统,设计了基于新型滑模扩张状态观测器的Terminal滑模控制方案．首先对系统进行两次状态扩张,然后设计一种新型滑模扩张状态观测器,通过采用特殊的滑模面保证观测误差在有限时间内收敛到零．在此基础上,设计Terminal滑模控制器,使系统状态也能在有限时间内收敛到零．严格的理论证明和仿真结果均证明了所设计新型滑模观测器及闭环控制方案的有效性和快速性．     

基于扩张状态观测器的改进型积分滑模结构设计

为了提高永磁同步电机(PMSM)速度环控制性能,在积分滑模的基础上进一步消除的抖动问题,提高速度控制的稳定性及负载抗性.使用扩张状态观测器将负载及其干扰扩张为状态变量,将扩张状态补偿到控制量中,从而提高系统的静态特性.同时对积分状态变量环节中引入比例状态变量,加快积分滑模的反应时间,提高控制系统的动态特性.最后进行仿真...     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机对外部负载扰动和参数变化比较敏感的控制问题,研究了一种基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制方法.该方法首先对扩张状态观测器进行了设计,然后分别建立了基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制,并用双极S型函数代替符号函数用以削弱滑模抖振,最后对稳定性进行了证明.仿真结果表明:设计的控制方法不仅具有很强的鲁棒性和强抗干扰能力,而且响应速度快,控制精度高.     

基于扩张状态观测器的UCAV自适应滑模控制

针对固定翼UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle)系统中存在的不确定性和外部扰动,设计了一种基于扩张状态观测器的自适应超扭曲滑模控制器用来抑制系统扰动,从而提高对于UCAV的控制性能。建立固定翼UCAV的六自由度非线性模型,针对姿态控制和速度控制分别设计扩张状态观测器对模型中难以精确测量的状态量和外部扰动进行估计,依据奇异摄动原理分别对姿态和速度设计自适应超扭曲滑模控制器,实现对UCAV的姿态和速度的跟踪控制。采用某型固定翼UCAV非线性模型对所设计的控制器进行仿真验证,并且与传统的自抗扰滑模控制方法进行了对比,仿真结果表明,基于扩张状态观测器的自适应超扭曲滑模控制器具有更小的超调量和稳态误差。     

基于扰动观测器的不确定非线性系统非奇异终端滑模控制

针对一类SISO 非线性不确定系统, 提出一种基于扰动观测器的非奇异终端滑模(NTSM) 控制策略. 在保证控制器非奇异性的情况下, 设计了一种改进的NTSM函数, 理论分析证明了到达滑模面的时间小于传统NTSM控制算法的到达时间. 同时为了消除系统扰动量对控制器抖振的影响, 设计了一种线性扰动观测器以降低滑模切换项的增益, 并采用Sigmoid 函数来替代传统的符号函数. 仿真结果表明了所得结论的正确性和有效性.     

基于扰动观测器的不确定非线性系统非奇异终端滑模控制

针对一类SISO非线性不确定系统,提出一种基于扰动观测器的非奇异终端滑模(NTSM)控制策略.在保证控制器非奇异性的情况下,设计了一种改进的NTSM函数,理论分析证明了到达滑模面的时间小于传统NTSM控制算法的到达时间.同时为了消除系统扰动量对控制器抖振的影响,设计了一种线性扰动观测器以降低滑模切换项的增益,并采用Sigmoid函数来替代传统的符号函数.仿真结果表明了所得结论的正确性和有效性.     

四旋翼无人机姿态系统复合连续快速非奇异终端滑模控制

本文针对受多源干扰影响的四旋翼无人机姿态系统, 基于复合连续快速非奇异终端滑模算法, 研究了姿态指令变化率未知情况下的连续有限时间姿态跟踪控制问题. 首先, 基于四旋翼无人机姿态回路动力学模型, 通过引入虚拟控制量实现姿态跟踪误差动态的三通道解耦; 其次, 分别针对各通道跟踪误差动态设计高阶滑模观测器, 实现跟踪误差变化率和集总干扰的有限时间估计; 最后, 结合姿态跟踪误差变化率的估计信息, 构建动态快速非奇异终端滑模面, 并在控制设计中用指数幂函数代替符号函数以保证控制量连续. 并且基于Lyapunov分析方法给出了姿态跟踪误差有限时间收敛的严格证明, 仿真结果验证了所提方法的有效性.     

带有干扰观测器的高超声速飞行器滑模控制

针对高超声速飞行器非线性和易受干扰影响的特点,提出了带有扩张状态干扰观测器的连续滑模控制方法.在对飞行器非线性模型做线性化处理的基础上,设计了一种连续时间滑模控制器.该控制器在对不确定性和未知动态保持鲁棒性的基础上,消除了传统滑模中存在的抖振现象.对系统中存在的外加干扰,设计了扩张状态干扰观测器.将外加干扰作为系统的一个状态变量被估计出来,再将估计值用作滑模控制器的补偿量,进而达到消除外干扰的目的.在高超声速飞行器巡航飞行状态的基础上进行了仿真.仿真结果表明,所提出的方案能够满足控制要求.     

高阶非线性不确定系统的复合有限时间控制

本文针对一类带有外界干扰的高阶非线性不确定系统,提出基于有限时间干扰观测器的复合有限时间控制策略,为了解决终端滑模的奇异性问题,设计改进的非奇异终端滑模面.同时,双曲正切函数和指数型函数相结合,构造新型复合趋近律.为了处理外界干扰,设计非奇异终端滑模观测器,将观测到的干扰值前馈到滑模控制中,进一步提高系统的抗干扰性.最后,将设计的复合趋近律与其他5种趋近律进行仿真对比,验证复合趋近律的收敛速度和削弱抖振能力,并通过非线性系统的数值仿真验证所提出控制策略的有效性和优越性.     

再入飞行器带有干扰观测器的有限时间控制

针对模型参数不确定及外界干扰影响下的再入飞行器的姿态控制问题,设计基于干扰观测器的有限时间控制策略.首先建立面向控制模型,并通过多时间尺度原理将面向控制模型分为内、外两环;其次,设计干扰观测器实时观测面向控制模型中的参数不确定及外界干扰,解决滑模控制因参数过大而导致的抖振问题,基于观测值,设计终端滑模控制器,在此基础上,基于Lyapunov理论对控制系统的稳定性进行分析;最后,基于六自由度再入模型,验证所设计的有限时间姿态控制策略的有效性.     

基于有限时间扰动观测器的四旋翼编队控制

针对复杂飞行环境下的多四旋翼飞行器系统,提出一种基于有限时间扩张状态观测器的主从编队控制策略(FTESO-LFFC).对于领航者子系统,提出一种积分滑模控制(ISM)策略,通过引入的积分项,消除了传统滑模控制中的趋近阶段,提高了系统的鲁棒性.对于跟随者子系统,提出一种非奇异终端滑模控制(N TS M)策略,该方法在解决...     

基于滑动窗实时小波降噪的扩张状态观测器及自抗扰控制

自抗扰控制技术应用已日渐成熟, 但当系统中存在高频非平稳噪声信号时, 线性自抗扰控制(LADRC) 存在难以选取合适的观测器带宽的问题: 当带宽较小时, 线性扩张状态观测器(LESO)难以实现对总扰动的实时观测, 会造成时滞; 当带宽较大时, LESO又会放大噪声对系统的影响, 从而造成总扰动观测失真. 为了解决这一问题, 将小波降噪环节加入LADRC中, 通过设计基于滑动窗实时小波降噪的LESO, 对含噪输出信号进行实时降噪. 使用Simulink搭建系统模型, 分别在输出信号中加入高斯白噪声或谐波等不同类型的高频非平稳噪声进行仿真实验, 并将所提方法与滑动平均法进行对比, 结果验证了所提方法的有效性.     

基于滑动窗实时小波降噪的扩张状态观测器及自抗扰控制EI北大核心CSCD

自抗扰控制技术应用已日渐成熟,但当系统中存在高频非平稳噪声信号时,线性自抗扰控制(LADRC)存在难以选取合适的观测器带宽的问题:当带宽较小时,线性扩张状态观测器(LESO)难以实现对总扰动的实时观测,会造成时滞;当带宽较大时,LESO又会放大噪声对系统的影响,从而造成总扰动观测失真.为了解决这一问题,将小波降噪环节加入LADRC中,通过设计基于滑动窗实时小波降噪的LESO,对含噪输出信号进行实时降噪.使用Simulink搭建系统模型,分别在输出信号中加入高斯白噪声或谐波等不同类型的高频非平稳噪声进行仿真实验,并将所提方法与滑动平均法进行对比,结果验证了所提方法的有效性.