齿轮-轴承系统非线性振动混沌吸引子周期轨道控制

考虑轴承支撑齿轮传动系统建立了含多间隙的系统非线性动力学模型,模型中考虑了时变啮合刚度和综合传动误差等因素。基于OGY混沌控制改进策略对高维非双曲齿轮系统实施了多周期混沌控制,采用Newton-Raphson迭代法搜寻了P1、P2、P4和P8等多组不稳定周期轨道(Unstable Periodic Orbits,UPO)不动点,求解了各UPO解对应的Jacobi矩阵特征值和局部参数敏感度矢量,结合Poincaré截面等工具解析了混沌吸引子向P10周期轨道转换时的轨道间隔及迁移特性。在2 000周期步下对混沌吸引子实施了P1、P2、P4、P8和P10等多种周期组合式控制,结果表明在状态转换阶段,尤其30周期步内控制参数摄动量发生激增,此后恢复稳定且保持与目标控制轨道相同周期的状态演化;多周期轨道持续控制时周期状态越高,控制难度越大,所需参数摄动量相应增加。研究结果在理论上有助于齿轮系统混沌响应减振控制。     

深海机器人推进电机系统模糊滑模变结构混沌控制

分析模糊滑模变结构控制的理论基础,通过数字仿真计算和分析对混沌控制的可行性和有效性加以验证。在此基础上,提出基于模糊滑模变结构的深海机器人无刷推进电机系统混沌控制策略,设计了深海机器人无刷推进电机的模糊滑模变结构混沌控制器。     

基于模糊滑模变结构的机器人无刷推进电机系统混沌控制

本文首先介绍模糊滑模变结构控制理论,并通过在Lorenz混沌系统的数字仿真计算和分析验证该控制理论的可行性和有效性。提出应用模糊滑模变结构控制理论对机器人无刷推进电机系统混沌进行控制,设计了深海机器人无刷推进电机的模糊滑模变结构混沌控制器,并通过MATLAB仿真进行验证。     

基于OGY的含间隙单级齿轮系统混沌运动控制

针对含齿侧间隙和轴承支承间隙的单级齿轮系统在部分参数区域内的混沌运动,用改进的OGY混沌控制原理实现了混沌吸引子内部不稳定周期轨道的稳定化。通过有限差分法替代非光滑点Jacobi矩阵实现光滑系统的OGY控制向非光滑多维系统转变,用伪不动点法(PNF)搜索混沌区域内不稳定周期伪不动点,根据动力学方程和变分形式,求解改进OGY算法中的Jacobi矩阵和敏感度列向量,结合Poincaré映射截面解析了混沌吸引子向多周期轨道转迁时的轨道间隔及迁移特性。仿真结果表明改进后的OGY控制法对高维非光滑齿轮系统混沌控制同样有效;多周期轨道持续控制时随目标周期轨道增加控制难度增大,所需参数摄动量相应增加。     

Mises桁架结构的全局分岔和混沌运动

本文通过计算机仿真,观测和研究了Mises桁架的全局分岔和混沌特性。结果表明,对于调和外激励的某一频率和幅值,存在着周期或非周期的特性。混沌对初始条件和参数具有敏感依赖性。     

气动位置伺服系统滑模变结构控制

针对气动位置伺服系统的控制特点和性能要求,将滑模变结构控制方法应用到气动位置伺服系统中。以某气动伺服系统为研究对象,设计了一种滑模变结构控制器,并进行了大量的仿真研究。结果表明这种方法不但具有较强的鲁棒性,跟踪效果良好,而且用饱和度函数代替符号函数以减小抖振。     

基于混沌激励与吸引子分析的结合面损伤识别方法

工程结构在使用寿命周期内,各种环境因素会导致结合面出现损伤,从而威胁结构的完整性和功能性,甚至诱发安全事故。研究了一种利用混沌激励与吸引子几何特性进行结合面损伤识别的方法,采用混沌振动信号激励待测结构,对采集到的加速度响应信号进行相空间重构,并构造了一种基于吸引子局部方差计算的特征参量用于损伤识别,同时研究了影响特征参量的主要参数。设计了悬臂梁结合面损伤识别实验,控制固定端螺栓预紧力的下降来模拟结合面损伤,利用上述方法对结合面的损伤状态进行了识别。结果表明：本文方法能够识别结合面的损伤状态,所构造的特征参量随损伤程度改变单调变化,响应测点配置、特征参量计算参数等对损伤识别的效果有影响。     

转子-轴承系统混沌运动的神经网络反馈控制方法

用神经网络技术对刚性Jeffcott转子-轴承系统进行混沌滞延反馈控制研究。研究结果表明,当转子-轴承系统进入混沌状态后,引入时间滞延反馈控制信号,可以消除转子-轴承系统的混沌振动,使嵌入在混沌吸引子中的不稳定周期轨道回到稳定周期轨道上。采用间接误差计算的BP神经网络学习方法和自适应学习率BP算法结合而形成的改进型BP神经网络方法,可以快速搜寻到次优化的滞延反馈控制强度,从而即时有效地消除转子-轴承系统的混沌振动。一旦混沌振动回归稳态周期振动,则反馈控制信号自动消失。该方法为控制转子-轴承系统的振动状态提供了理论依据,特别是对工程实际转子系统有实用价值。     

结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响

机翼非线性颤振系统中的混沌运动是一种复杂的非线性动力学现象,研究结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响,对非线性动力学系统的混沌运动控制具有重要意义。建立具有立方型非线性操纵刚度的带操纵面二元机翼的颤振方程,采用数值积分方法分别获得该非线性颤振系统在不同阻尼水平和不同操纵刚度下的分岔特性图。对分岔特性图进行对比分析结果表明：操纵面的操纵刚度并不影响系统的混沌运动特性,而操纵面偏转自由度或机翼俯仰自由度上的阻尼将会影响系统混沌颤振区域内的周期窗口,进而影响系统的混沌运动特性,特别是两自由度中任意一个的阻尼水平减小到一定程度时,系统混沌颤振区域内的周期窗口都将会消失;但是,单一的减小某个自由度上的阻尼水平,会使机翼非线性颤振系统的颤振临界速度降低。为了使得该系统在混沌颤振区域内不产生周期窗口又不降低其颤振临界速度,可采用在减小俯仰自由度阻尼的同时增大操纵面偏转自由度阻尼的方法。     

Furuta倒立摆的分岔与混沌动力学分析

利用Hopf定理和规范形理论,讨论了Furuta旋转倒立摆非线性数学模型的Hopf分岔特性。给出系统存在Hopf分岔的条件,讨论了周期轨道的稳定性,利用数值模拟,得到系统的相轨迹图,进一步验证分析过程的正确性。利用Silnikov定理,讨论了旋转倒立摆的混沌动力学特征。利用卡尔达诺公式和微分方程级数解讨论了该系统的特征值和同宿轨道的存在性,比较严格地证明了系统存在Smale马蹄意义下的混沌现象,并给出发生Silnikov型Smale混沌的条件。     

Stabilization and synchronization of 5-D memristor oscillator using sliding mode control

ABSTRACT

This article presents a control design method for asymptotic stabilization, synchronization, and antisynchronization of a five dimensional chaotic memristor oscillator system. Two cases are considered: (i) with known parameters, (ii) and with unknown parameters. When a system’s parameters are known, then controllers are designed using sliding mode approach and when system’s parameters are unknown then controllers are devised using adaptive integral sliding mode control method. Hurwitz surfaces are constructed in both approaches. To employ the integral sliding mode, firstly, the system is transformed into a special structure containing a nominal part and some unknown terms computed adaptively. Then, the system is stabilized using integral sliding mode control. The stabilizing controller, consisting of the nominal control plus some compensator control, is then designed. The compensator controller and the adapted laws are derived in such a way that the time derivative of a Lyapunov function becomes strictly negative. The effectiveness of the proposed scheme is tested through computer simulation.     

Sliding mode control for unmatched uncertain systems with totally invariant property and exponential stability

Abstract

Some sliding mode controllers for unmatched uncertain systems are proposed. They are based on the concept of totally invariant controllers, introduced by Shyu and Hung (1997), in which the system, in the sliding mode, is invariant to the matched uncertainty over all time. In this paper, we extend this idea to a class of unmatched uncertain variable structure systems. New sliding mode controllers are derived to guarantee the existence of the sliding mode. Totally invariant property and exponential stability are assured.     

基于神经网络混合建模的结构振动滑模控制

将神经网络和标称系统混合建模方法引入到离散滑模控制当中,得到神经网络滑模控制,然后对结构振动进行控制,振动结构为具有不确定性参数的柔性附件,并受到随机外扰作用。离散滑模控制的滑模面是以标称系统为基础,由最优二次型价值函数求解黎卡提方程确定。利用标称模型和神经网络混合建模方法来减小系统的不确定性,达到提高滑模控制在实际控制系统中的控制效果。其中利用前馈神经网络来对不确定部分进行建模。最后通过对滑模控制和神经网络滑模控制进行仿真,结果表明,本文所提出的神经网络滑模控制对具有不确定性参数和随机外扰的柔性结构系统振动的控制效果要优于滑模控制。     

光刻机工件台宏微系统的滑模变结构控制

为提高光刻机工件台的跟踪精度和响应速度,采用了以直线电机和音圈电机为执行器的宏微控制结构.微动台完成高精度小行程运动,宏动台实现大行程运动同时保证音圈电机不出现位移饱和.通过滑模变结构方法设计控制器以提高控制系统的鲁棒性.根据频率整型法设计了时变滑模面,可以起到低通滤波的效果.变增益切换控制律可以有效地减小抖振现象.仿...     

分数阶具有不确定项和外扰的超混沌金融系统的滑模同步

本文利用滑模控制与比例积分滑模控制技巧研究了分数阶具有不确定项和外扰的一类超混沌金融系统的同步问题,运用分数阶微积分设计出滑模函数,通过设计适应规则构造出适应控制器,得到了分数阶不确定超混沌金融系统取得滑模同步和积分滑模同步的两个充分性条件．Matlab 数值仿真验证了理论结果．文中滑模函数的设计、控制器的构造及适应规则的选取对研究整数阶超混沌金融系统的滑模同步具有可移植性,所使用的方法为研究分数阶混沌系统提供了思路,同时分数阶系统的相关结果可以移植到整数阶系统的同步问题．     

空间站大柔性太阳电池翼驱动装置的滑模伺服控制

针对空间站大柔性太阳电池翼高稳定对日跟踪驱动控制问题,提出了一种带运动规划和振动抑制的非线性快速终端滑模伺服控制方案。推导了太阳电池翼驱动状态方程、永磁同步电机动力学模型,同时考虑驱动装置传动间隙、静/动摩擦力矩切换等非线性传动特性,在动力学建模基础上设计高次样条运动规划、位置环积分分离调节器、速度环快速终端滑模变结构调节器的组合控制系统。通过对太阳电池翼对日跟踪过程的仿真校验,表明设计的控制方案可实现大惯量、超低频太阳电池翼较高的驱动速度稳定度和较好的跟踪精度。     

具有扰动观测器的汽车主动悬架滑模控制

基于双横臂悬架的1/4汽车模型,以降低簧载质量振动为目的,提出了具有扰动观测器的滑模控制方法。由1/4汽车模型中簧载质量的受力平衡条件,得到了1/4汽车模型的二阶线性控制系统。在路面激励位移未知时,为了估计二阶线性控制系统输入的扰动力(控制臂的作用力、悬架弹簧力、减振器阻尼力和外界干扰力的总和),给出了基于滑模控制的扰动观测器设计方法。根据扰动观测器的估计值,计算了具有扰动观测器的滑模控制的1/4汽车模型的控制力。当路面激励为阶跃位移时,计算分析了采用无控制、PID控制和滑模控制时1/4汽车模型的簧载质量加速度,结果表明:具有扰动观测器的滑模控制器可以获得更好的控制效果。通过分析不同控制参数和外界干扰力对滑模控制器效果的影响,证明了基于1/4汽车模型的具有扰动观测器的悬架滑模控制设计的有效性。     

新型变倾斜参数S型函数的积分滑模水下机器人控制方法研究

研究了水下机器人轨迹的滑模跟踪控制。针对滑模抖动对系统稳定性的影响,设计了一种基于变倾斜参数sigmoid函数的积分滑模切换函数。基于这个函数设计的控制器在避免抖振现象的同时,保持了高控制精度,且能抑制传统积分滑模控制器常见的超调现象。该控制方法有效性已通过理论证明和仿真实验得到了验证。     

应用于圆饼工件分拣的码垛机器人自适应积分滑模控制

目的 针对存在系统未建模特性和负载变化下码垛机器人关节空间轨迹跟踪控制的问题,设计一种基于结合时延估计技术与自适应积分滑模面的控制策略。方法 根据圆饼工件分拣需求,设计一款桌面式码垛机器人系统,推导机器人的运动学与动力学模型,给出关节空间轨迹规划算法,并基于无模型思想设计关节空间轨迹跟踪控制器。结果 利用雅克比伪逆法可反解出机器人的关节角;通过所提的轨迹规划算法能有效获得各关节运动轨迹;与PID控制器和积分滑模控制器相比,文中所提控制器具有较好的控制精度、较强抗干扰性和较高的鲁棒性。结论 仿真和实验结果表明,所设计的基于时延估计技术的自适应积分滑模控制器是合理的,能使得码垛机器人完成圆饼工件的分拣任务,具有一定的工程应用价值。     

改进滑模变结构永磁电机控制器研发

为克服传统滑模观测器对永磁同步电机进行无传感器控制时存在高频抖振和转子位置估算不精确的缺陷,提出一种基于改进滑模观测器的PMSM控制器设计方法.首先,建立PMSM的数学模型并分析传统滑模观测器转子位置估计原理和缺陷,然后,采用低通滤波器对电流误差开关信号进行滤波并对转角进行补偿,采用饱和函数代替开关函数以减少滑模运动的高频抖动,最后,采用李亚普若夫稳态判定方程证明设计的改进观测器的稳定性.系统测试表明:该方法能较为准确地对PMSM的转子位置和速度进行估算,具有较高的估算精度.