基于模糊逻辑的连续滑模控制

针对一类具有不确定性的非线性系统，根据滑模控制原理，提出了一种基于模糊逻辑的连续滑模控制设计方法。由于使用了适当的模糊逻辑切换，避免了滑模控制所固有的颤动现象．仿真结果表明，本文设计的模糊控制，对模型不确定性和外来干扰具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能．     

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。     

一种新的自适应模糊滑模控制器设计方法

对一类非线性系统提出一种新的自适应模糊滑模控制器设计方法。将自适应模糊控制与滑模控制有效地结合在一起,先用滑模控制使跟踪误差进入边界层内,然后启动自适应模糊控制器。该控制器可消除滑模控制器中出现的抖振,并可在存在模糊逻辑系统逼近误差情况下使系统跟踪误差小于预先给定的任意常数。仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

液压驱动伺服机器人的模糊滑模控制研究

针对液压驱动四足机器人伺服系统非线性和不确定性严重的问题,提出了一种快速响应、鲁棒性好、控制精度高的模糊滑模控制器,并进行了仿真研究.首先,建立了液压驱动伺服机器人的液压动力机构非线性数学模型,利用Lyapunov方法设计了滑模控制器;其次,构造了一个模糊边界层宽度调节器,削弱滑模控制的抖振;最后,分析了参考力、液压参数、供油压力及负载刚度变化对系统输出的影响.仿真结果表明,该控制器对液压伺服力系统非线性和参数变化具有较好的控制效果.该方法用于四足液压驱动伺服机器人的控制是可行的、有效的.     

基于自适应模糊滑模控制的船舶航向控制器设计

针对船舶运动系统中固有的非线性、模型不确定性和风、浪、流等的干扰.提出了自适应模糊滑模控制(AFSMC)策略解决船舶的航向控制问题.通过采用模糊逻辑系统逼近系统未知函数,将滑模控制技术与自适应模糊控制技术相结合,设计了船舶航向AFSMC控制器.在滑模边界层内应用PI (proportional-integral)控制代替滑模控制中的切换项,削弱了滑模控制带来的抖振现象.借助李亚普诺夫函数证明了船舶运动系统中的信号都一致有界并利用Barbalat引理证明了跟踪误差渐近收敛到零.在参数摄动和外界干扰情况下进行了航向保持与改变仿真试验,采用AFSMC控制器得到了与无摄动和无干扰情况下相似的输出响应.实验结果表明,所提控制器能有效地处理系统不确定性和外界干扰,控制性能良好,具有很强的鲁棒性.     

Sliding mode control of wind-induced vibrations using fuzzy sliding surface and gain adaptation

Although fuzzy/adaptive sliding mode control can reduce the chattering problem in structural vibration control applications, they require the equivalent control and the upper bounds of the system uncertainties. In this paper, we used fuzzy logic to approximate the standard sliding surface and designed a dead-zone adaptive law for tuning the switching gain of the sliding mode control. The stability of the proposed controller is established using Lyapunov stability theory. A six-storey building prototype equipped with an active mass damper has been used to demonstrate the effectiveness of the proposed controller towards the wind-induced vibrations.     

多关节机器人的自适应模糊滑模控制

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种基于全局快速终端滑模面的自适应模糊滑模控制方法。该方法通过设计合适的自适应律,采用模糊自适应控制调节滑模控制的切换控制增益,实现了对建模误差和不确定干扰的自动跟踪,削弱了抖振。系统不需要对建模误差和干扰进行预估计,并且通过对控制器结构的简化,降低了模糊控制器的维数,减少了计算量。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性,仿真结果表明了其有效性。     

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．     

空间三关节机器人模糊积分滑模控制

研究提高关节机器人轨迹跟踪控制的性能,由于关节机器人运动中产生振动,影响系统的稳定性能。为解决上述问题,提出了一种反馈线性化的自适应模糊积分滑模控制方法。在上述方法的基础上,对机器人非线性动力学模型反馈线性化。为了进一步提高滑模控制的精度,设计了一种积分滑模面的滑模控制器,可以减弱积分滑模控制的抖振。通过设计一个模糊控制器,根据积分滑模面的大小自适应地调节积分滑模控制的切换部分,达到削弱抖振的目的。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,改进方法有效地提高了关节机器人跟踪控制性能。     

基于量子遗传算法的模糊滑模控制

针对一类具有不确定性的非线性系统,提出了一种新的基于量子遗传算法的模糊滑模控制器的设计方法.将模糊控制与滑模控制相结合,利用滑模控制使系统跟踪误差进入边界层内;启用模糊控制替代切换控制,并在边界层上通过监督函数平滑控制作用.在滑动模态产生条件下,通过量子遗传算法优化模糊控制器的控制规则,有效地解决了模糊滑模控制中模糊控制规则的确定问题,从而削弱了系统的抖振,改善了控制器的控制性能.仿真结果表明了该方法的有效性.     

Robust Formation Maneuvers Through Sliding Mode for Multi-agent Systems With Uncertainties

This paper develops a robust control method for formation maneuvers of a multi-agent system. The multi-agent system is leader-follower-based, where the graph theory is utilized to describe the information exchange among the agents. The control method is exercised via sliding mode methodology where each agent is subjected to uncertainties. The technique of nonlinear disturbance observer is adopted in order to overcome the adverse effects of the uncertainties. Assuming that the uncertainties have an unknown bound, the formation stability conditions are investigated according to a given communication topology. In the sense of Lyapunov, not only the formation maneuvers of the multi-agent system have guaranteed stability, but the desired formations of the agents are also realized. Compared with other two control approaches, i.e., the basic sliding mode approach and the fuzzy sliding mode approach, some numerical results are presented to illustrate the effectiveness, performance and validity of the robust control method for formation maneuvers in the presence of uncertainties.      

不确定输入时滞系统的滑模输出反馈控制

研究了在状态不可测,并且状态参数和控制输入矩阵同时存在不确定性的情况下,不确定输入时滞系统的滑模控制问题.为了有效克服不确定性和时滞对系统稳定性的影响,在状态估计空间选择了一种积分型的切换函数,设计了一种基于状态观测器的滑模控制器,并证明了所设计切换面的可达性.通过李亚普诺夫理论,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件.数值仿真验证了算法的有效性.     

Aero‐Engine DCS Fault‐Tolerant Control with Markov Time Delay Based On Augmented Adaptive Sliding Mode Observer

With a focus on aero‐engine distributed control systems (DCSs) with Markov time delay, unknown input disturbance, and sensor and actuator simultaneous faults, a combined fault tolerant algorithm based on the adaptive sliding mode observer is studied. First, an uncertain augmented model of distributed control system is established under the condition of simultaneous sensor and actuator faults, which also considers the influence of the output disturbances. Second, an augmented adaptive sliding mode observer is designed and the linear matrix inequality (LMI) form stability condition of the combined closed‐loop system is deduced. Third, a robust sliding mode fault tolerant controller is designed based on fault estimation of the sliding mode observer, where the theory of predictive control is adopted to suppress the influence of random time delay on system stability. Simulation results indicate that the proposed sliding mode fault tolerant controller can be very effective despite the existence of faults and output disturbances, and is suitable for the simultaneous sensor and actuator faults condition.     

Fuzzy Sliding Mode Control for Discrete Nonlinear Systems

Sliding mode control is introduced into classical model free fuzzy logic control for discrete time nonlinear systems with uncertainty to the design of a novel fuzzy sliding mode control to meet the requirement of necessary and sufficient reaching conditions of sliding mode control. The simulation results show that the proposed controller outperforms the original fuzzy sliding mode controller and the classical fuzzy logic controller in stability, convergence and robustness.     

A New SSUKF Observer for Sliding Mode Force Tracking H∞ Control of Electrohydraulic Active Suspension

Compared to passive and semi‐active suspensions, active suspensions have the capacity to overcome the tradeoff design of vehicle ride comfort and handling performance. In this paper, a new control system with modified spherical simplex UKF (SSUKF) observer and sliding mode force tracker is proposed for electrohydraulic active suspensions. The estimated states obtained from the SSUKF observer are used to derive the mode energy of body motion and design the target demanded forces for suspension actuators. A sliding mode controller is presented to drive electrohydraulic actuators to track the demanded forces. Based on a robust H∞ control method, a new control strategy depending on body mode energy is proposed to restrict body motion. The performance comparisons between passive and active suspensions under three typical excitations are presented, and the obtained results indicate that the proposed control system can significantly depress body motion and decrease the mode energy to improve ride comfort and also effectively enhance the road hold abilities.     

基于模糊神经网络的滑模控制

研究了一类不确定性非线性系统的滑模变结构控制,提出了一种基于模糊神经网络（Ｆｕｚｚｙ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）的滑模变结构设计方法,设计了控制器的结构,利用动态反向传播算法实现滑模控制,这种方法与一般变结构控制相比不但具有强的鲁棒性而且还能有效地消除抖动现象,同时在设计中不需要知识系统中不确定性和扰动的上界,另外还运用Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数从理论上分析上了系统的稳定性。仿真结果说明了本文所提     

一种新的二阶滑模控制规律的研究

为了有效地消除传统滑模变结构产生的抖振,提出了一种新的二阶滑模变结构控制方法。该方法将Terminal滑模动态与二阶滑模有效地结合起来,使二阶滑模既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振。将此方法用于十字梁试验系统,仿真结果表明,该方法确实有效地消除了抖振,而且鲁棒性也很强。     

基于扰动观测器的机械臂自适应反演滑模控制

机械臂的动力学模型通常包含一定的结构不确定性,并受到外界未知干扰的影响。针对现有模型的不确定性特点,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应反演滑模控制方法,解决机械臂的轨迹跟踪控制问题。对于外界干扰,利用非线性扰动观测器进行观测补偿,无需上界先验知识;对于结构不确定性,引入反演滑模控制,同时设计自适应律,保证闭环系统的稳定性并增强系统的动态适应性。仿真结果证明,所提出的方法可以有效克服系统不确定性,降低控制输入信号的抖振,最终实现期望轨迹的快速精确跟踪。     

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.