转移概率部分未知下Markov跳变系统的滑模控制

针对系统中含有两个相互独立的Markov链，且转移概率不完全已知的时滞不确定离散Markov跳变系统的滑模控制(SMC)问题，通过考虑参数不确定性的匹配条件，设计离散积分型滑模面.利用时滞分割技术构造含加权参数的Lyapunov-Krasovskii函数，得到系统随机稳定的充分条件，根据指数趋近律的到达条件设计滑模控制律，使得系统的状态轨迹能够到达所设计的滑模面.数值仿真结果表明，该方法具有一定的有效性.     

3D刚体摆姿态稳定性的自适应滑模控制

针对3D刚体摆的倒立平衡位置处的姿态稳定性问题,考虑系统的惯量不确定性,根据3D刚体摆的约化姿态模型建立滑模面,设计相应滑模控制器,并引入自适应滑模控制,用于处理参数模型不确定的情况。李雅普诺夫稳定性分析表明提出的自适应滑模控制律能够确保3D刚体摆姿态控制系统渐近稳定。仿真实验验证了方法的有效性。     

传统滑模控制律的改进措施

对于由两个惯性环节构成的二阶定常受控系统,设计其滑模控制器时,如果使用尤金等人提出的传统滑模控制律,系统将出现静态误差,且滑态颤动幅度大。为此本文提出带前馈控制的滑模控制律消除系统静态误差;另外引入在开关线邻近区域对控制量进行衰减的抑制滑态颤动方案。并将此两种方案相结合形成一种新的滑模控制律。计算机仿真结果表明了此控制律的可行性。     

基于Backstepping的欠驱动船舶神经滑模航迹控制

在外界干扰和参数不确定的情况下,设计一种基于Backstepping的自适应神经滑模控制器对欠驱动船舶神经滑模航迹进行控制。采用趋近律的滑模控制,抑制常规滑模的固定切换增益系数带来的抖振现象;利用神经网络辨识对象,减少趋近律滑模控制对对象模型参数的依赖。以某实习船为例进行仿真,结果表明:在标称参数下,所设计的控制器能够有效跟踪设定的航迹并抑制常规滑模控制器的抖振现象;在外部环境扰动以及参数摄动的情况下,仍然能够实现较好的控制,表现出强鲁棒性。     

δ算子不确定系统的无抖振滑模控制

研究了一类δ算子不确定系统滑模变结构控制综合问题.给出了δ算子系统的理想趋近律,分析了采用理想趋近律与指数趋近律设计滑模控制器的异同.所设计的滑模控制将连续时间系统和离散时间系统统一到δ算子系统,有限时间内可达切换面,有效地削弱了抖振.仿真实例验证了该方法的可行性和有效性.     

严格反馈型不确定性随机系统智能滑模控制

研究了采用滑模控制方法来设计由带有不确定参数的It∧o型随机微分方程表示的严格反馈型随机系统的镇定控制器．考虑到该类系统扰动信号的随机特征和特殊结构以及理想滑模控制所具有的缺陷，作者将智能控制和滑模控制相结合，以避免控制器快速切换和理想滑模控制律产生的抖动效应，由此基于已有的一些研究成果深入探讨了采用智能滑模控制来镇定此类随机系统的特点和优点，最后对一个实例系统设计了其智能滑模控制律，仿真结果表明了所采用控制方法的有效性和正确性．     

基于遗传算法优化的机器人非奇异终端滑模控制

六自由度并联机器人是一个强耦合、高度非线性的系统,针对此特性研究了非奇异终端滑模控制方法,为改善其运动品质,结合指数趋近律的思想,给出了系统的控制律。利用李雅普诺夫(Lyapunov)理论验证了存在建模误差和外部干扰时六自由度并联机器人控制系统的稳定性,确保了控制系统的鲁棒性。为了进一步减少滑模控制的抖振,提高系统收敛速度和跟踪性能,采用了遗传算法来优化非奇异滑模面和控制律的参数。仿真结果表明:提出的控制策略参数优化后能使机器人的轨迹跟踪稳态误差趋近于零、系统调整时间短、驱动器控制律平滑,达到了高性能的位姿控制。     

一类不确定随机线性系统的滑模变结构控制

针对一类随机线性系统中模型参数不确定的情况,充分考虑到系统状态的相互作用,通过鲁棒控制理论确定滑动面,设计了满足一定状态性能指标的滑模控制律.首先对不含控制量的子系统在不确定的情况下设计了鲁棒反馈控制律,获得了随机稳定的闭环控制子系统;再根据滑模变结构控制理论得到最终的控制律,并在随机系统满足随机I^to微分的前提下,基于Lyapunov方法证明了滑模的可达性和不确定随机系统闭环鲁棒稳定性.数字仿真结果验证了该算法的有效性.     

分数阶多涡卷系统滑模控制混沌同步

基于分数阶微积分理论以及滑膜控制研究方法,研究具有确定参数和不确定参数两种情形下分数阶多涡卷系统的滑模混沌同步问题。给出两种情形下切换函数的构造,设计出控制器,并给出系统取得同步的两个充分性条件。研究结果表明:在适当的选取控制律以及自适应控制律下,多涡卷误差系统取得滑模混沌同步。     

基于滑模速度控制器的PMSM矢量控制系统

以趋近律滑模控制为例,设计了一种速度滑模控制器。搭建了三相PMSM调速系统的仿真模型。实验结果表明,三相PMSM调速系统的动态品质得到改善,所设计的滑模速度控制器在PMSM的矢量控制系统中是可行的。     

考虑前馈作用的BTT导弹自动驾驶仪设计方法研究

针对BTT导弹自动驾驶仪的设计要求,文章提出了一种考虑前馈作用的导弹自动驾驶仪控制器设计方法。基于该型导弹三通道弹体数学模型,建立了自动驾驶仪控制系统数学模型。应用增益技术和递推设计方法,并基于过载稳定跟踪控制的设计要求,提出了一种全局非线性稳定控制策略,设计了连续的非线性自动驾驶仪,解决了该导弹俯仰通道的前馈问题;对于偏航通道,通过设计三通道协调控制律,将有前馈的自动驾驶仪设计问题转化为无前馈的设计问题;同时也利用滑模变结构控制原理解算出了横滚通道的舵偏角指令。数字仿真结果表明,所设计的自动驾驶仪控制系统可有效克服前馈问题所产生的稳态误差以及不确定性因素的影响,同时也提高了跟踪精度,并具有良好的动态特性和稳态品质。     

攻击型无人机鲁棒导引律研究

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律.针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标.通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点.     

基于时域Neal-Smith准则的人机控制系统设计多目标优化研究

为了获得驾驶员和飞机良好的匹配特性,使用基于人机闭环参考模型的方法将飞行品质的要求引入优化算法,进行飞行控制系统设计。首先使用CAP准则建立飞机等效系统模型。然后,基于时域Neal-Smith准则,通过多目标优化算法一次性得到在不同任务条件下的最优驾驶员模型。根据需要选择相应的驾驶员模型,并与飞机等效系统模型组成人机闭环参考模型,进行飞行控制设计多目标优化。仿真结果显示,文中的算法不仅可以整定控制器参数,根据任务需求选取最优驾驶员模型,还可以利用优化结果进行PIO易感性的分析。     

网络化控制系统离散二次型最优控制综合设计

基于网络QoS如延迟、丢包建立网络化控制系统状态方程,提出一种根据网络QoS离散化连续系统二次型代价函数及设计相应最优LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器的方法。针对系统控制性能对网络QoS的约束,提出一种能够兼顾系统性能与网络QoS的控制与调度综合协调设计方法。仿真实验证明了提出的网络化控制离散二次型最优综合设计方法的必要性和与已有的二次型最优控制方法相比的优势。     

网络控制系统最优滑模控制器设计

针对网络控制系统中的网络诱导时延及不确定性因素,设计了有较强鲁棒性的滑模控制器。为了简化系统的设计,首先,利用线性变换将原时滞系统转化为无时滞不确定性系统,基于变换后的系统进行滑模控制器的设计。结合二次型性能指标最优控制方法,给出了线性无时滞系统最优滑模的综合设计方法。选择的控制律能保证系统在有限的时间内到达滑模面,并能有效的削弱抖振。最后对其稳定性进行了分析,给出并证明了原系统渐近稳定的充分条件。仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

Earth-observation satellite attitude control using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels

The control strategy is presented using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels（P＆A MSFWs）,which can help meet the requirements of high precision and high stability for earth-observation satellites.Compared with the conventional flywheel,P＆A MSFW has more rotation degrees of freedom（DOFs）since the rotor is suspended by magnetic bearings,and thus requires more efficient controllers.A modified sliding mode control law（SMC）to our novel nonlinear and coupled system is presented,which is interrupted by inertia matrix uncertainties and external disturbances.SMC law via Lyapunov method is improved,and a fuzzy control scheme is used to attenuate the chatting and control attitude accuracy and maintain the robustness of SMC.Simulation results are provided to illustrate the efficiency of our model by using our control law.     

模型不确定时滞欠驱动AUV的模糊变结构控制

为了实现具有时变水动力系数、未建模动态和时滞等不确定性的欠驱动自主水下航行器的鲁棒控制,以变结构控制的切换函数及其变化率为模糊控制器的输入,以变结构控制律的变化率为模糊控制器的输出设计了一个模糊变结构控制器;为了得到更好的性能,引入了压缩扩张隶属度函数,设计一定的模糊规则自适应地调整模糊控制器中的比例因子和量化因子;将该控制器和模糊变结构控制器,准滑模控制器进行了仿真对比,证明本文设计的控制器有更好的性能;最后基于该控制器对具有水动力系数不确定性,未建模动态和控制输入时滞的AUV运动模型进行了数值仿真,结果表明该控制器有很强的鲁棒性,而且控制成本很小,只在某些情况有极弱的抖振.     

一种基于θ-D次优控制的三维末制导律设计

最优制导律在求解Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程时十分困难。θ-D方法是一种基于State Dependent Riccati Equation(SDRE)方法的新型次优控制方法,能够获得HJB偏微分方程的近似闭环解。针对最优制导律在求解HJB方程时十分困难的问题,文章在考虑导弹自动驾驶仪动态特性和末制导的三维真实拦截情况下,建立导弹和目标的三维相对运动方程,基于θ-D次优控制方法,经状态重定义后对模型方程的伪线性化处理,得到闭环形式的θ-D三维末制导律。为验证所提出制导律的制导性能,分别针对目标不机动和机动的拦截情况进行了数值仿真。仿真结果表明,相比自适应变结构制导律,文中设计的θ-D三维闭环末制导律能克服自动驾驶仪动态延迟对制导性能的影响;对于目标作大机动逃逸的情况,其制导性能更优。     

带有指令滤波的板球系统反步滑模控制的研究

为解决滑模控制中出现的抖振现象影响板球系统轨迹跟踪控制性能的问题,提出了一种结合指令滤波的板球系统反步滑模控制方法。首先建立板球系统数学模型,根据系统误差方程设计总滑模控制规律。然后组建带有指令滤波的复合系统,设计误差反步控制器。最后利用Lyapunov理论证明了整个闭环系统的全局渐进稳定性。仿真结果表明,该方法有效的抑制抖振现象,进一步加强了抗干扰能力。     

滑模变结构控制在时滞系统中的应用

目的研究一类线性不确定时滞系统控制器的设计问题,改善时滞系统的控制效果.方法采用滑模变结构控制策略,先用线性变换将原来的时滞系统变成一个无时滞的系统,再利用最优控制理论设计滑动平面并选择适当的滑模变结构控制规律,保证系统状态在有限的时间内到达滑动面.结果滑模变结构控制比PID控制超调量小10%,调节时间短5%,有效地抑制了系统控制器输出的抖动问题.结论滑模变结构控制方法具有更优的动态特性及鲁棒性,有效地提高了时滞系统的控制效果.