基于自适应模糊控制的异步电动机DTC方法

针对传统的异步电动机直接转矩控制策略在低速阶段转矩脉动大的缺点,利用自适应模糊PID控制器代替传统的PID转速控制器,采用滑模变结构控制方法,设计了负载转矩观测器对电机转速进行前馈补偿,同时建立仿真模型,并将该模型与传统的异步电动机直接转矩控制进行比较。为验证带负载转矩观测器的自适应模糊DTC控制的可行性,采用Matlab/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,采用自适应模糊及滑模控制相结合的异步电动机调速系统,其在低速阶段对外部负载扰动具有较强的抗干扰性,且鲁棒性强、转矩脉动小,具有良好的动态响应和稳态性能。该研究在异步电动机调速系统上有很好的控制效果和应用前景。     

卫星姿态调节的滑模PID控制器设计

针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种滑模PID控制器设计方法.根据李亚普诺夫方法,推导出了采用PID形式的切换面的滑模PID控制器.在卫星转动惯量参数存在不确定性和存在外干扰时,该控制律也具有全局稳定性和鲁棒性.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究.结果表明,所设计的控制方案在实现姿态调节控制的同时,对于卫星转动惯量的摄动及外部扰动力矩是鲁棒的.     

滑模控制器控制降压型直流-直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流-直流（DC-DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC-DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC-DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示：证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

滑模控制器控制降压型直流\|直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流\|直流（DC\|DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC\|DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC\|DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示:证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

不确定性扰动下双足机器人动态步行的自适应鲁棒控制

针对不确定性扰动下双足机器人动态步行的鲁棒控制问题,建立不确定性扰动下双足机器人的动力学模型. 将特定庞卡莱映射方法拓展到不确定性扰动下双足机器人的稳定性分析,将机器人随机系统的稳定性分析转化为确定性周期系统的稳定性分析. 基于滑模控制方法,提出自适应滑模控制器. 与以往滑模控制器相比,该控制器无需外部扰动的准确幅值信息. 考虑到双足机器人在实际应用中常会遭遇非平整路面,进一步将该自适应滑模控制器拓展到非平整路面的鲁棒控制：提出碰撞速度不变性条件,基于落地速度控制进行在线轨迹规划,基于自适应滑模控制器对机器人进行反馈控制. 基于三维（3-D）五杆双足机器人进行仿真实验,结果表明,所设计的控制器能有效实现机器人在不确定性扰动下的鲁棒控制.     

卫星姿态调节的自适应滑模控制器设计

针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种自适应滑模控制器设计方法.在卫星转动惯量参数存在不确定性时,设计了基于李亚普诺夫方法的自适应滑模控制律,实现了对惯量参数的实时辨识.同时为克服滑模控制中控制量存在的固有的抖振问题,又提出了采用双曲正切函数代替符号函数的控制方案.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究.结果表明,所设计的控制方案在实现姿态调节控制的同时,完成了对卫星转动惯量的辨识,并有效地抑制了外部扰动.     

固定翼无人机自适应滑模控制

针对固定翼无人机的姿态和速度控制中存在不确定和外部扰动的问题,设计自适应超螺旋滑模干扰观测器和控制器,实现了固定翼无人机对速度指令和姿态指令的有限时间精确跟踪.首先建立固定翼无人机速度模型和基于四元数的姿态误差模型;进而在该模型的基础上针对无人机飞行过程中的外部扰动和不确定问题,采用自适应超螺旋滑模算法设计干扰观测器对干扰和不确定进行快速估计,并在此基础上设计多变量超螺旋控制器使固定翼无人机快速、精确地跟踪期望的速度和姿态指令;最后基于Lyapunov理论证明了该系统的稳定性.仿真结果表明:所提出的综合控制策略可以实现固定翼无人机速度与姿态的快速精确跟踪并具有良好的鲁棒自适应能力,而且针对无人机不同的飞行指令,使用该控制策略都能使无人机快速稳定的达到预期目标.     

一类非线性混沌系统的自适应滑模同步

基于自适应滑模控制方法,研究一类非线性混沌系统在模型不确定和外部扰动的情况下的同步问题。设计一种新的非奇异终端滑模面,并证明其稳定性。利用Lyapunov稳定性理论,推导出一种滑模控制律,将误差系统轨迹驱动到滑模面上,保证滑模运动的发生。应用上述控制方案得到一类带有模型不确定性和外部扰动项的整数阶及分数阶非线性混沌系统的同步。以分数阶Victor-Carmen系统为例进行数值仿真,验证了本研究提出的滑模控制技术的适用性和有效性,并验证了本研究的理论结果。     

直线电梯单电磁导向装置悬浮气隙高度控制

针对单电磁导向系统参数变化及外部扰动对悬浮气隙高度产生的影响,提出了RBF神经网络自适应滑模控制方法.采用RBF神经网络并利用其学习功能,对直线电梯单电磁悬装置不确定参数进行自适应补偿,取代了常规滑模控制切换部分,并且消除了系统高频抖振现象.通过比例微分并行控制提高了RBF神经网络参数的收敛性,改善了局部极小现象的发生,增强了系统的鲁棒性,并采用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性.Matlab仿真显示该方法具有良好的跟踪性和鲁棒性.     

圆柱零件加工用直线电机模糊自适应PID控制及建模

旨在提高直线电机传统PID控制方法在运行中的动静态特性、稳定性,基于模糊自适应PID控制方法,提出了直线电机模糊自适应PID控制模型.采用Mamdani推理法和加权平均法,完成了模糊自适应PID控制规则的建立.应用Simulink软件建立了直线电机模糊自适应PID控制整体模型,并对该模型进行了仿真.仿真结果表明:模糊自适应PID控制的速度响应超调量较传统PID控制小,显著优于传统PID控制;在加入扰动后,模糊自适应PID控制模型的波动范围为0.9~1.1m·s-1;直线电机模糊自适应PID控制具有运行过程平稳,适应性强,良好的动、静态特性等优点.     

AGV建模和自适应模糊滑模跟踪控制研究

介绍了自动导引小车AGV的跟踪控制技术的研究现状;建立了AGV跟踪误差系统运动学和动力学的混合模型;针对AGV的初始位存在误差或给定轨迹不连续时,传统PID轨迹跟踪控制器会使其初始速度产生一个较大跳变的问题,将滑模变结构控制技术与自适应模糊控制技术相结合,提出了一种基于模糊滑模的AGV自适应模糊路径跟随和轨迹跟踪控制器。仿真和实验结果表明,给出的自适应模糊滑模控制器不仅有较好的轨迹跟踪控制效果,而且具有较强的鲁棒性。     

一种新型不确定分数阶混沌系统滑模同步控制方式

针对一类存在参数摄动、未知函数及外部扰动等不确定因素的分数阶混沌系统的同步控制问题,设计了一类具有新颖的分数型积分滑模面的同步控制器。所设计的新型分数阶滑模面抖震更小、收敛速率更快。提出了一种改进的分数阶非增长型自适应律,有效避免了随时间增长可能引起的控制量无界的问题。引入频率分布模型分析系统模型,并基于Lyapunov稳定性定理证明同步误差收敛,避免了直接用伪状态变量对同步误差系统进行分析的错误,形成了分数阶运算和整数阶同步控制方法有机结合的新方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于耦合滑模面的机械臂操作柔性负载系统分布参数控制

针对多变量刚柔耦合的机械臂操作柔性负载系统,提出了一种自适应滑模控制方法,研究了系统存在参数不确定性和外部干扰影响下的位置控制和振动抑制问题。系统动态特性由偏微分方程表示的分布参数模型来描述,避免了集中参数模型导致的溢出问题。基于对柔性负载的能量动态分析,设计了一种自适应滑模控制器,其中滑模面定义为关节角误差、关节角速度误差和柔性负载的根部应变和剪切力的耦合。利用LaSalle不变性原理,证明了闭环系统的渐近稳定性。最后仿真验证了所设计控制方法的有效性。     

Adaptive fuzzy integral sliding mode pressure control for cutter feeding system of trench cutter

A nonlinear pressure controller was presented to track desired feeding pressure for the cutter feeding system (CFS) of trench cutter (TC) in the presence of unknown external disturbances. The feeding pressure control of CFS is subjected to unknown load characteristics of rock or soil; in addition, the geological condition is time-varying. Due to the complex load characteristics of rock or soil, the feeding velocity of TC is related to geological conditions. What is worse, its dynamic model is subjected to uncertainties and its function is unknown. To deal with the particular characteristics of CFS, a novel adaptive fuzzy integral sliding mode control (AFISMC) was designed for feeding pressure control of CFS, which combines the robust characteristics of an integral sliding mode controller and the adaptive adjusting characteristics of an adaptive fuzzy controller. The AFISMC feeding pressure controller is synthesized using the backstepping technique. The stability of the overall closed-loop system consisting of the adaptive fuzzy inference system, integral sliding mode controller and the cutter feeding system is proved using Lyapunov theory. Experiments are conducted on a TC test bench with the AFISMC under different operating conditions. The experimental results demonstrate that the proposed AFISMC feeding pressure controller for CFS gives a superior and robust pressure tracking performance with maximum pressure tracking error within ±0.3 MPa.

     

一类非线性系统的自适应模糊滑模控制设计

针对一类含非匹配不确定项的非线性系统提出一种稳定的自适应模糊滑模控制方法。构造线性切换面确保滑动运动稳定，利用趋近率构造理想控制，用监督控制确保系统状态有界，用模糊逻辑系统逼近其连续项，用补偿切换来消除逼近误差，该方法有效地结合了自适应模糊控制和滑板控制的优点，控制器构造简单，稳定条件弱，控制性能好，仿真结果也证明了此方法的有效性。     

Trajectory tracking control for underactuated unmanned surface vehicles with dynamic uncertainties

The trajectory tracking control problem for underactuated unmanned surface vehicles(USV) was addressed, and the control system took account of the uncertain influences induced by model perturbation, external disturbance, etc. By introducing the reference, trajectory was generated by a virtual USV, and the error equation of trajectory tracking for USV was obtained, which transformed the tracking problem of underactuated USV into the stabilization problem of the trajectory tracking error equation. A backstepping adaptive sliding mode controller was proposed based on backstepping technology and method of dynamic slide model control. By means of theoretical analysis, it is proved that the proposed controller ensures that the solutions of closed loop system have the ultimate boundedness property. Simulation results are presented to illustrate the effectiveness of the proposed controller.     

基于鲁棒状态估计的永磁风电系统最大功率控制

为了提高传统风能最大功率跟踪控制的鲁棒性,提出新的滑模自适应最大功率跟踪控制策略。由于实际无速度传感器的风电系统变量难以测量,为此构造滑模状态观测器,估计系统转速跟踪误差,基于估计值设计了滑模自适应最大功率跟踪控制器。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了完整的风电系统仿真模型,仿真结果表明,所提出的控制策略在不同风速扰动作用下能实现良好的跟踪和控制效果,提高了风电系统的鲁棒性,保证了风电系统的最大功率输出。     

水下运载器多变量鲁棒输出反馈控制方法

针对存在较大参数不确定性和仅具有位置、姿态测量的水下运载器的六自由度位姿控制难题,提出一种基于自适应平滑增益滑模观测器和多变量积分Backstepping控制器的非线性控制方法.解决水下运载器的鲁棒输出反馈控制问题,使用基于Lyapunov稳定性理论的设计方法保证观测器 控制器系统的稳定性.设计的自适应平滑增益滑模观测器,克服常规滑模观测器中所存在的高频颤振现象,从而获得较平滑的速度估计值.当存在模型不确定性和有界未知干扰时,可以保证速度估计误差以指数速率收敛至较小的球域内.设计的多变量积分Backstepping控制器,可以保证系统的跟踪误差同样收敛至较小的球域内.以浙江大学正在研制的海王号ROV六自由度控制为研究对象,使用所提出的控制方法与传统PID控制器进行对比仿真研究.仿真结果表明,当存在较大参数不确定性、较强未知外干扰和测量噪声时,所提出的控制方法具有较强的鲁棒性能,可以很好地跟踪参考轨迹,获得较好的动态性能和稳态控制精度.性能明显优于常规PID控制器,并且解决了PID控制器所存在的转艏角设定值不能大于90°的问题.     

自主水下航行器轴向运动的自适应反演滑模控制

研究了自主水下航行器在未知海流作用下的轴向运动跟踪控制问题,采用非线性反演设计技术,引入自适应机制在线估计未知海流速度和模型参数,用滑模控制克服系统中的未建模动态特性,保证了轴向位置跟踪误差的全局渐近稳定性。仿真结果表明,该自适应反演滑模控制具有良好的鲁棒性和自适应性。     

基于滑模状态观测器的永磁风电系统最大功率点跟踪控制策略

为了提高传统风能最大功率点跟踪控制的鲁棒性,提出了新的滑模自适应最大功率点跟踪控制策略。由于实际无速度传感器的风电系统变量难以测量,为此构造了滑模状态观测器来估计系统的转速跟踪误差,并基于估计值设计了滑模自适应最大功率点跟踪控制器。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了完整的风电系统仿真模型。仿真结果表明,在不同风速扰动作用下,所提出的控制策略均能实现良好的跟踪和控制效果,提高了风电系统的鲁棒性,保证了风电系统的最大功率输出。