具有未知参数的混沌系统的有限时间滑模同步控制

针对带有未知参数和非线性输入的两个不同的混沌系统之间的同步问题进行研究. 提出一个相比于传统滑模面具有更快收敛速度的终端滑模面, 并结合自适应控制理论和滑模控制理论, 设计一个自适应滑模控制律, 使同步误差在有限时间内收敛到滑模面, 并沿滑模面在有限时间内收敛到零点, 最终实现两个不同的混沌系统之间的同步. 最后, 以带有不确定性和外部扰动的Lorenz 系统和Liu 系统为例进行数值仿真, 仿真结果表明, 同步误差在有限时间内收敛到零点, 从而验证了所设计控制律的有效性和可行性.     

永磁同步电动机的有限时间自适应混沌控制

针对永磁同步电动机（PMSM）的混沌吸引子现象以及研究中只能实现平衡状态的周期点的混沌同步控制问题,提出了一种基于自动控制理论与有限时间控制原理的零误差系统算法。首先,通过已建立的PMSM的数学模型,经过数学公式转化得到PMSM各状态变量与其预期设定值之间形成的误差系统模型;然后,利用李雅谱诺夫稳定性理论,对所形成的误差系统模型进行同步控制器与校正率的设计,并证明误差系统在有限时间内快速地收敛至零点;最后,对误差系统施加干扰量,对算法进行鲁棒性分析。理论与仿真结果表明,所提出的算法能实现误差系统到达零点后仍一直维持在零点的平衡状态,有效地抑制PMSM系统中混沌吸引子现象的产生,灵活地调整PMSM的输入输出,在确保PMSM正常运转的基础上,PMSM系统对不定性参量与外部扰动量具有良好的鲁棒特性。     

陈氏混沌系统的自适应同步控制

混沌同步问题的研究是混沌控制中的一个热点问题.文中利用自适应 H∞同步控制方法和非线性自适应同步方法,为参数相同的陈氏混沌系统设计了自适应同步控制器.根据Lyapunov稳定性原理,从理论上讨论并证明了陈氏混沌系统H∞自适应同步控制器和非线性自适应同步控制器的存在条件,并根据其存在条件进一步得到了陈氏混沌系统H∞自适应同步控制器和非线性自适应同步控制器的的构造方法,通过仿真数值计算的结果表明了这两种方法的有效性.     

混沌系统的快速收敛有限时间滑模自适应控制

在分析传统终端滑模面的基础上,构造了一种新的指数型终端滑模面。新的滑模面比传统滑模控制同步具有更小的同步时间。考虑到系统外界扰动等不确定性,在假设不确定性上界已知的条件下,设计同步控制器,进而给出了带有未知上界参数估计的自适应律,最终给出了一种新的终端滑模自适应控制器。通过对多涡卷混沌系统的同步仿真,验证了该方法的有效性。     

基于LMI的不确定混沌系统的有限时间同步

针对一类带有外部干扰的非匹配不确定混沌系统的有限时间同步问题,结合线性矩阵不等式(LMI)技术与滑模变结构控制方法,以Lorenz系统和蔡氏电路为例,设计了积分切换控制器,实现此类系统的有限时间同步。在滑模面的设计上引入积分滑模面设计方法,利用Lyapunov稳定性定理,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出滑动模态存在的充分条件,并且设计控制器,抑制了系统状态矩阵中的非匹配不确定项及外部干扰。最后利用LMI工具箱对LMI求解得出设计参数,实验结果可以看出该方法针对不确定混沌系统的同步控制中有良好的鲁棒性及抗干扰性。     

能源混沌系统的主动滑模同步控制

研究了一类能源混沌系统的同步问题。基于主动控制理论与滑模控制理论,给出了一种主动滑模控制器的设计方案。由于闭环误差系统依赖于控制器的参数,所以可通过调节这些参数使误差系统渐近稳定,从而实现了能源混沌系统的渐近同步。数值仿真结果说明了所设计方法的有效性与可行性。     

超混沌系统的滑模同步控制

为了对超混沌系统进行更深入的研究,通过引入非线性状态反馈控制器在新的三维混沌系统,从而生成一个新的四维超混沌系统,并且分析了此四维超混沌系统的吸引子的相图、对称性、耗散性等特性。使用滑模变结构控制理论控制对该四维超混沌系统进行控制,为了使系统具有更好的趋近效果设计了含有指数趋近律的等效滑模控制器。运用Lyapunov稳定性理论证明了此四维超混沌误差系统的稳定性,给出了滑模控制器存在的充分条件,实现了同结构超混沌系统的同步。利用Matlab-Simulink进行数值模拟,验证了基于滑模控制器的同结构超混沌系统同步的有效性。     

具有死区输入的分数阶混沌系统的有限时间同步

本文提出一种新型分数阶滑模控制方案来实现两个不同分数阶混沌系统的有限时间同步. 首先, 根据实际情况, 在研究系统同步过程中, 充分考虑死区非线性输入、参数不确定性、模型不确定性以及外界扰动对系统的影 响, 然后, 采用Lyapunov稳定理论证明滑模阶段和趋近阶段均是有限时间收敛的, 最后, 给出一个仿真实例充分验证本文所提出控制策略的有效性和可行性.     

改进滑模面的自适应终端滑模混沌同步控制

为了提高混沌同步误差在滑模面上的收敛速度,提出了一种改进的终端滑模面,并设计了自适应终端滑模控制律,改善了混沌同步控制性能。在终端滑模面中引入系统状态量的幂指函数积分项,提高了误差沿滑模面的收敛速度。针对同时考虑系统中存在未知参数、不确定项及外部扰动的混沌系统的同步控制问题,设计了自适应终端滑模控制律,实现了混沌同步系统的滑模控制,并对系统的稳定性进行了证明。将所设计的滑模控制方法应用于混沌同步控制系统中,相比于传统终端滑模控制方法,改进方法能够明显提高误差的收敛速度。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

混沌同步理论及其应用进展

本文对混沌动力学的混沌同步理论作了综述性介绍,总结了在其主要的应用领域内的研究进展,提出了需要进一步研究的几个问题。     

主动滑模控制时滞时空混沌星形网络的函数投影同步

研究了拓扑等价的多个时空混沌系统组成的星形网络,提出了一种主动滑模控制时滞时空混沌星形网络的函数投影同步控制方法,实现了多个时空混沌系统的同步.在结合主动控制和滑模控制方法的基础上,设计了主动滑模控制器的结构,得到了网络函数投影同步的必要条件.以Gray—Scott时空系统作为网络节点构成的星形网络为例进行了仿真模拟.结果验证了主动滑模控制器的有效性.     

一类不确定混沌系统的模糊滑模控制与同步

针对一类具有不确定项的二阶连续时间混沌系统的定值跟踪控制和自混沌同步及异结构混沌同步问题,提出了一种模糊滑模变结构控制方法,设计了模糊滑模变结构控制器,并从理论上证明了控制系统的稳定性.在该控制器的作用下,可以实现两个相同或不同结构的混沌系统的控制与同步,且不受不确定性的影响,具有很强的鲁棒性.定值跟踪和同步控制的仿真结果表明,该控制器是有效的.     

分数阶混沌系统的主动滑模同步

结合主动控制和滑模控制原理,提出了一个同步分数阶混沌系统的主动滑模控制方法.该方法首先用分数阶积分对所有维状态分量设计一个滑模面,分数阶混沌系统在该滑模面上稳定.然后采用极点配置的方法获得主动滑模控制器中的增益矩阵.应用Lyapunov稳定性理论、分数阶系统稳定理论对所提的控制器的存在性和稳定性分别进行了分析.对分数阶Lorenz系统进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Finite-time output feedback control of uncertain switched systems via sliding mode design

The problem of sliding mode control (SMC) is investigated for a class of uncertain switched systems subject to unmeasurable state and assigned finite (possible short) time constraint. A key issue is how to ensure the finite-time boundedness (FTB) of system state during reaching phase and sliding motion phase. To this end, a state observer is constructed to estimate the unmeasured states. And then, a state estimate-based SMC law is designed such that the state trajectories can be driven onto the specified integral sliding surface during the assigned finite time interval. By means of partitioning strategy, the corresponding FTB over reaching phase and sliding motion phase are guaranteed and the sufficient conditions are derived via average dwell time technique. Finally, an illustrative example is given to illustrate the proposed method.     

非均匀气隙永磁同步电机的有限时间混沌同步

针对非均匀气隙永磁同步电机(PMSM)混沌系统,提出一种改进的主动有限时间同步控制器.该控制器首先利用主动控制来实现动态误差系统非线性项和线性项的近似解耦,再通过有限时间稳定控制来实现驱动系统和相应系统的有限时间同步.通过仿真实验,验证了该控制器比传统的控制器具有更强的鲁棒性和快速响应能力.     

A third-order sliding mode controller for nonlinear multivariable systems

This paper proposes a third-order sliding mode controller for nonlinear multivariable systems with uncertain parameters and subject to external disturbances. The controller achieves fast convergence rate, high tracking accuracy, and a reduced level of chattering. The stability of the controller and its global ultimately uniform convergence is proved by the Lyapunov stability theory. Simulation results on a single inverted pendulum system are given to illustrate the effectiveness of the proposed control scheme by comparing it with methods such as a second-order supertwisting controller, a third-order supertwisting controller, and an integral terminal third-order sliding mode controller.     

Anti-synchronization of four-wing chaotic systems via sliding mode control

Sliding mode control is an important method used in nonlinear control systems. In robust control systems, the sliding mode control is often adopted due to its inherent advantages of easy realization, fast response and good transient performance as well as its insensitivity to parameter uncertainties and disturbances. In this paper, we derive new results based on the sliding mode control for the anti-synchronization of identical Qi three-dimensional (3D) four-wing chaotic systems (2008) and identical Liu 3D four-wing chaotic systems (2009). The stability results for the anti-synchronization schemes derived in this paper using sliding mode control (SMC) are established using Lyapunov stability theory. Since the Lyapunov exponents are not required for these calculations, the SMC method is very effective and convenient to achieve global chaos anti-synchronization of the identical Qi four-wing chaotic systems and identical Liu four-wing chaotic systems. Numerical simulations are shown to illustrate and validate the synchronization schemes derived in this paper.     

基于自适应模糊滑模控制的分数阶混沌系统的投影同步

基于模糊控制理论和滑模控制理论以及自适应控制理论,研究了一类含有外部扰动的不确定分数阶混沌系统的混合投影同步问题.提出了一种自适应模糊滑模控制的分数阶混沌系统投影同步方法.模糊逻辑系统用来逼近未知的非线性函数和外部扰动,并且对逼近误差采用了自适应控制,同时构造了一种具有较强鲁棒性的分数阶积分滑模面.应用分数阶Barbalat引理设计了自适应模糊滑模控制器和参数自适应律.最后数值仿真结果验证了所提控制方法的有效性.     

一类非线性系统的Terminal滑模控制

首先结合Terminal滑模控制的基本思想,即突破以往的线性滑动面,将非线性项引入到滑动面设计中,使得系统处于滑动模态阶段时,状态变量能够在"有限时间内"收敛至平衡点,给出了适用于高阶非线性系统的Terminal滑动面设计方法,基于Lyapunov稳定性理论得出了相应的控制器.进一步考虑系统参数摄动和外界扰动等不确定性因素上界的未知性,用Lyapunov稳定性方法给出了一个带有未知性上界参数估计的自适应Terminal滑模控制器.     

A new terminal sliding mode control for robotic manipulators

In this study, a new terminal sliding mode control approach is developed for robotic manipulators based on finite-time stability theory and differential inequality principle. The corresponding stability analysis is presented to lay a foundation for theoretical understanding to the underlying design issue as well as safe operation for real system. An illustrative example of a two-link rigid robotic manipulator is presented to validate effectiveness of the proposed approach.