改进快速全局滑模控制方法

针对全局滑模控制的动态滑模面不能在有限时间内演化为线性滑模面的缺点, 提出一种改进的全局滑模控制方法, 其动态滑模面的衰减函数由3个指数函数项组成一阶可导函数, 并能在有限时间内衰减为零. 这样, 该方法不仅具有了全局滑模控制的全局鲁棒性, 而且能够使动态滑模面在有限时间内演化为线性滑模面, 从而加快了系统的响应速度. 利用该方法实现了二阶电力系统的混沌控制, 仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

四旋翼飞行器的自适应二阶滑模控制

针对四旋翼飞行器参数变化的姿态控制问题,将自适应光滑二阶滑模控制方法应用于四旋翼飞行器控制系统.对于参数变化引起的模型不确定性部分采用滑模干扰观测器进行补偿,对姿态系统设计自适应光滑二阶滑模控制器,有效地减弱传统滑模控制的抖振,控制器参数的在线调整提高了系统的控制精度.基于Lyapunov理论证明了系统的有限时间稳定.数字仿真和实验结果都验证了所提控制方法的有效性.     

一种基于预测函数的滑模控制方法

针对一类多输入多输出系统,为了削弱滑模控制引起的抖振问题,提出了一种基于预测函数的滑模控制方法。该方法根据系统实际输出值与参考轨迹的误差设计滑模面,引入预测函数,预测未来时刻的误差以得到未来时刻的滑模面,改进滑模趋近律来设计控制器,并加入约束条件来优化系统性能指标。该方法能保证系统稳定,削弱滑模控制给系统带来的抖振现象,且具有鲁棒性强的优点。最后以倒立摆为例进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

无刷直流电机的神经滑模变结构控制

针对工业控制中对无刷直流电机位置控制的高精度要求,研究了滑模变结构控制和神经网络相结合的控制方法.为了消除滑模变结构控制方法中存在的抖振缺点,提出了一种神经滑模控制方法.方法首先设计了一个二阶时变滑模面,使系统的初始状态就在滑模面上,可以增强系统的鲁棒性.然后,通过径向基函数神经网络学习电机的负载、干扰等参数,使滑模控制的切换控制项能随着负载参数的变化而变化,削弱了滑模变结构控制的抖振.对上述方法进行仿真,结果证明了上述方法的有效性,为无刷直流电机优化控制提供了有效手段.     

不确定欠驱动系统的高阶自适应Super-Twisting滑模控制

为实现一类不确定欠驱动系统在未知干扰情况下的鲁棒控制,针对传统滑模控制中存在的抖振问题,提出一种基于二次型Lyapunov函数的二阶Super-Twisting自适应滑模控制策略.首先,控制器的不连续项采用二阶Super-Twisting算法,将不连续控制作用在滑模量的二阶导数.然后,针对滑模面受不确定干扰影响的情况,为调节参数设计一种自适应律方法,该方法不受传统二阶滑模控制中干扰项的一阶导数边界已知的条件限制,保证滑模面在有干扰情况下的收敛,削弱控制器输入的抖振现象.最后,以两轮自平衡车为实验对象验证该方法,并与传统滑模及普通二阶滑模方法做仿真对比.仿真结果表明文中所提的二阶自适应滑模控制方法在控制效果和降低抖振方面表现更优.     

MIMO非线性不确定系统二阶滑模控制

提出了一种基于有限状态机切换策略的多输入多输出二阶滑模控制算法。算法保证了传统滑模控制对参数变化和扰动不灵敏的特点,削弱了滑模控制的“抖动”现象。在上界未知的测量噪声和参数变化的情况下,算法通过滑模量及其微分的符号构成控制律,实现了系统的镇定。仿真结果表明算法在噪声环境下能保证系统的稳定性,对参数不确定具有较强的鲁棒性。算法结构简单,便于实现。     

永磁同步电动机无传感器二阶滑模观测器仿真研究

针对永磁同步电动机无传感器控制采用传统滑模观测器引起的"抖振"现象,提出了一种基于二阶滑模控制方法的滑模观测器,并将其用于估算永磁同步电动机的转子位置和速度;采用Matlab/Simulink软件,分别在理想情况及存在参数摄动情况下,对永磁同步电动机采用传统滑模观测器和二阶滑模观测器控制时的转子位置和速度进行估算,结果表明该二阶滑模观测器在没有低通滤波器的情况下即可得到平滑的电动机速度和位置估算曲线,估算误差较传统滑模观测器小,且具有更高的观测精度和更好的鲁棒性。     

二阶动态滑模控制在移动机械臂输出跟踪中的应用

针对移动机械臂的输出跟踪问题,结合高阶滑模控制和动态滑模控制的设计思想为其设计了一种二阶动态滑模控制器.首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为四个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的二阶动态滑模控制器的设计方法.仿真结果表明,所设计的二阶动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振.     

有限时间收敛的Terminal滑模控制设计

讨论了一类SISO非线性系统的滑模变结构控制有限时间收敛问题,提出一种新的Terminal滑动模态及相应控制的设计方法,可用于带有外部扰动的二阶非线性系统。研究结果表明,系统状态在滑模面上能以较快的速度达到平衡点,在滑模面上到达平衡点的时间均是有限的,并且与普通的Terminal滑模相比,在滑模面上能以更短的时间到达平衡点。仿真结果表明了所提方法的有效性。     

二阶滑模控制在直流无刷电机转速调节中的应用

针对受参数不确定和负载扰动影响的直流无刷电机的鲁棒速度控制问题,采用二阶滑模控制中的超螺旋算法设计速度控制器。控制器将不连续控制作用在滑模量的二阶微分上,不但保持了传统一阶滑模的性能,而且消弱了系统抖振。仿真结果表明,算法对负载和参数的变化具有很强的鲁棒性,有效地消弱了传统滑模的抖振现象。     

基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

机器人操作器的自适应模糊滑模控制器设计

针对机器人动力学系统提出了一种基于模糊逻辑的自适应模糊滑模控制方案.根据滑模控制原理并利用模糊系统的逼近能力设计控制器,基于李雅谱诺夫方法设计自适应律,证明了闭环模糊控制系统的稳定性和跟踪误差的收敛性.控制结构简单,不需要复杂的运算.该设计方案柔化了控制信号,减轻了一般滑模控制的抖振现象.仿真结果表明了所提控制策略的有效性.     

基于积分滑动流形的高阶滑模控制器设计

滑模变结构控制方法因其易实现,鲁棒性强等优点广泛应用于实际控制系统中,讨论了具有积分滑动流形的高阶滑模控制器的设计方法.通过设计含积分滑动流形的高阶滑模面,使系统状态在一阶乃至高阶滑模面上均能达到滑动模态.同时利用高阶滑模面为状态变量设计新的状态空间系统,将原先促使系统状态接近并停留在滑模面上的控制目标,拓展为使高阶滑模状态变量趋近于零的控制目标,并结合最优控制方法来设计等效控制量,利用积分流形设计切换控制的切换面,通过严格证明来证实控制器设计的稳定性.在仿真验证部分采用了一阶倒立摆模型,通过比较常规趋近律滑模控制方法和本文方法的仿真结果,可以得出本文方法在减小系统控制量抖振方面的重要作用和优异效果.     

Cascade fuzzy variable structure control of induction motor based on the approach of fuzzy modelling of Ben-Ghalia

In this article, a control design concept using fuzzy sets for an induction motor is presented. The aim of the proposed modelling approach is to provide a fuzzy set-based representation of the cascade sliding mode control of an induction motor fed by PWM voltage source inverter, which operates in a fixed reference frame. For this purpose, a new decoupled and reduced model is first proposed. Then, a set of simple surfaces and associated control laws are synthesised. A piecewise smooth control function with a threshold is adopted. However, the magnitude of this function depends closely on the upper bound of uncertainties, which include parameter variations and external disturbances. This bound is difficult to obtain prior to motor operation. To solve this problem, a fuzzy modelling approach is presented to improve the design and tuning of a fuzzy logic controller using variable structure control theory. The robust fuzzy control design is made feasible without resorting to model simplification or imposing restrictive conditions on the system uncertainty. The fuzzy controller is designed in order to improve the control performances and to reduce the control energy and the chattering phenomenon. Simulation results reveal some very interesting features and show that the proposed fuzzy sliding mode controller could be considered as an alternative to the conventional sliding mode control of induction motors.     

具有扇区非线性和死区的混沌系统的跟踪控制

研究控制系统优化问题,由于系统具有扇区非线性和死区的混沌系统的跟踪控制,针对系统的稳定性和跟踪响应特性优化问题,首先通过滑模控制的方法,设计了一个时变滑模控制器并提出了控制规律。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了控制器能够有效的实现Duffing混沌系统的状态跟踪给定的充分光滑信号,Duffing混沌系统在时变滑模控制器下不受输入非线性、死区以及外部噪声等因素的影响。实验结果证明在死区原点对称和死区原点非对称情况下,控制器跟踪的有效性能满足系统的要求,为系统设计提供了支持。     

不同维分数阶混沌预设时间有限时间投影同步

对于不同维分数阶混沌系统的投影同步问题,设计了一种自适应滑模控制器。这使得带有内部不确定量和外部扰动的驱动,响应系统能够在任意预设的时间完成同步,自适应律可以逼近未知量的上界。并针对自适应滑模控制器由于干扰产生抖振的问题,提出了两种解决方案。首先是设计二维滑模控制表,将模糊控制方法加入滑模控制器组成模糊自适应滑模控制器...     

Fuzzy Sliding Mode Control for Active Suspension System with Proportional Differential Sliding Mode Observer

In this paper, a generalized augmented transformation is considered for the quarter active suspension system with uncertainties. Specifically, the model uncertainties are converted to the augmented states and a new proportion differential sliding mode observer is used to estimate state variables and model uncertainties. A differential geometric method is applied to linearize the nonlinear suspension model. In order to weaken the vibration effect of sliding mode control force and reduce energy consumption, a fuzzy sliding mode controller is designed for the active suspension system and the fuzzy controller is applied to adjust switching control gain according to the reaching condition of sliding mode surface. The simulations are conducted to illustrate the effectiveness and advantages of this proposed observer and control strategy.     

Sliding mode control of discrete‐time switched systems subject to mode delays

This work considers the sliding mode control problem of a class of discrete‐time uncertain switched systems subject to detecting‐delay on mode signals, which may result in the asynchronous phenomenon between the controller and the switched system. Since the mode information of the controlled system is not available for the controller in time, a mode‐independent sliding surface will be introduced, by which an asynchronous sliding mode controller is designed, whose control gain and robust parameter will be changing according to the controller mode. In the analysis on the stability of the closed‐loop control system and the reachability of the specified sliding surface, the asynchronous characteristics are detailedly investigated. It is shown that the Lyapunov function may be not always decreasing along the state trajectories during the unmatched interval of controller modes and system modes. Nevertheless, it is proven that the state trajectories can be driven into a sliding region around the specified sliding surface in finite time. Finally, some numerical simulation results are provided.     

非完整移动机器人道路跟踪控制器设计及应用

讨论一类非完整约束条件下的移动机器人道路跟踪控制问题，综合后推方法与模糊滑模控制方法设计非完整移动机器人的状态反馈控制系统，并根据Lyapunov稳定性定理后推设计时变光滑反馈控制律，当存在较大侧向误差时，模糊滑模控制器确保移动机器人沿稳定的工作区域减小误差；当误差比较小时，时变光滑状态反馈控制实现对移动机器人的平稳镇定，采用移动机器人Amigobot作为实验平台，验证了控制器设计的有效性。     

基于准连续高阶滑模的可重复使用运载器再入姿态控制

针对可重复使用运载器再入段的姿态控制问题,提出一种基于准连续高阶滑模的控制方法。将姿态控制系统分为两个回路,分别为角度控制回路与角速度控制回路。角度回路作为外回路产生角速度指令,角速度回路作为内回路跟踪外回路产生的角速度控制指令。为了提高系统的鲁棒性,对两个回路分别设计滑模控制器。外回路中设计基于低通滤波的终端滑模控制方法,以获得平滑的控制量作为角速度指令。内回路设计增加系统相对阶的准连续高阶滑模方法,使控制律中不直接含有符号函数项,保证系统稳定的同时减弱控制器抖振。在具有外界干扰与参数不确定的情况下,使用本文提出的方法进行仿真试验,仿真结果证明了所提出方法的有效性。