滑模变结构控制的仿真实现方案研究

使用Matlab仿真具有缩短研究周期、节省费用及不受外部环境限制等优势。控制系统在仿真过程中，根据不同情况可选择不同的仿真方案。文中给出了滑模变结构控制用Matlab仿真的各种实现方案及其仿真结果，在此基础上，总结了各种方案的适用特点。     

基于滑模变结构控制的PWM整流器仿真

在研究三相电压型整流器工作原理的基础上建立了基于滑模变结构的控制系统,采用SVPWM调制方法,实现交流侧功率因数可调,得到稳定的直流电压.运用Matlab/Simulink对系统进行了建模.仿真结果验证了方案的优越性和可行性,为基于滑模变结构控制整流器的研究及大规模应用奠定了基础.     

基于滑模变结构控制的高精度交流伺服系统的设计与仿真

本文根据滑模变结构理论提出一种速度调节器的设计方法,并利用Matlab5.0进行了仿真实验,仿真结果表明由此构成的三闭环交流位置伺服系统具有定位无超调,无静差,响应速度快,鲁棒性强等优点,最后,讨论了滑模控制器各参数的选择对系统性能的影响。     

基于输入输出的滑模变结构控制

针对一类非线性系统中存在不确定性和外部干扰,运用滑模变结构控制理论,提出一种具有滑动模态的控制器设计方法。该设计的目的是使系统的跟踪误差趋近于0,并且对不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性。控制器利用滑动模态对系统参数变化以及对外部干扰具有的完全不变性,使系统的鲁棒性得以提高;文中讨论了滑动模态的存在性和滑动模态的不变性原理,对于滑动模态的到达问题,用选定的趋近律代替常规的到达条件,不仅可以减少非线性引起的分析困难,还有助于改善系统的动态品质。最后对一非线性系统进行仿真,仿真结果表明该文提出的控制方法能够获得令人满意的结果。     

汽车ABS模糊参数自整定PID控制方法的仿真研究

防抱死制动系统(ABS)是汽车安全系统的重要组成部分,对行驶路面状况进行实时准确的自动识别和提高ABS控制算法的鲁棒性具有重大意义。通过仿真分析,提出了一种简单有效的路面识别算法,并设计了以最优滑移率为控制目标的模糊PID控制器。结合车辆模型,对该系统在变附着系数路面的运行情况进行了仿真。结果表明,该系统能够及时判断出路面状况的变化,自动调节控制器参数,使车辆获得最大地面制动力。     

汽车制动防抱死系统的ADAMS/SIMULINK联合仿真

利用机械动力学分析软件ADAMS建立汽车ABS的机械动力学模型,在MATLAB／SIMULINK环境下建立ABS的控制模型,构成ABS机电液一体化联合仿真的动力学控制模型。利用MATLAB确定ABS的控制参数门限值,进行仿真结果数据处理和分析,并与大量的ABS实车道路试验数据对比,改进模型准确度,获得正确可行的ABS仿真控制模型,为加速开发ABS控制算法奠定了基础。     

汽车ABS自适应灰色滑模控制算法的研究

汽车防抱死制动系统的控制过程具有明显的非线性和不确定性,滑模控制和灰色预测相结合的控制方法,可以有效地改善汽车制动效能。然而在控制算法中引入预测的同时也引入了误差,传统方法中的滑模函数不能有效适应预测误差,并且预测步长必须依靠实验法确定,缺乏通用性。为解决上述问题,提出一种ABS自适应灰色滑模控制方法,可以依据预测精度,动态自适应预测步长,通过加权比例因子调节形成动态滑模控制。仿真结果表明,自适应灰色滑控方法可以有效地提高ABS系统的快速性、稳定性及鲁棒性。     

滑模预测离散变结构控制

研究了不确定离散时间系统的变结构控制设计问题,提出了基于滑模预测思想的离散变结构控制系统设计新思路.该方法综合考虑抖振、鲁棒性以及控制量约束等指标要求,利用当前及过去时刻的滑模信息预测未来时刻的滑模动态,实现了滚动优化求解.仿真结果表明,该方法可有效消除抖振现象,并能够保证闭环系统的鲁棒稳定性.     

基于扰动动态补偿的离散滑模变结构控制

提出一种扰动动态补偿的离散趋近率，分析了不确定离散滑模控制系统的鲁棒性，研究了准滑动模态的存在条件及其动态特征，利用不确定条件下实际趋近率与理想趋近率的偏差，直接平滑地预测内部参数摄动与外部扰动，克服了常规变结构控制中需已知不确定性边界的限制，而且不必满足匹配条件，既保留了传统趋近率的所有优点，又有效地降低了系统的抖振，仿真结果证明了理论推导的正确性。     

Higher order sliding mode control based on integral sliding mode

A higher order sliding mode control scheme for uncertain nonlinear systems is proposed in the present paper. It is shown that the problem is equivalent to the finite time stabilization of higher order input-output dynamics with bounded uncertainties (r∈N). The controller uses integral sliding mode concept and contains two parts. A part achieves finite time stabilization of the higher order input-output dynamics without uncertainties. The other part rejects bounded uncertainties throughout the entire response of the system. As a result, a higher order sliding mode is established. The advantages of the method are that its implementation is easy, the time convergence is chosen in advance and the robustness is ensured. An illustrative example of a car control shows the applicability of the method.     

Adaptive sliding mode control and observation

ABSTRACT

This editorial article gives a short introduction to Special Issue of International Journal of Control on Adaptive Sliding Mode Control and Observation.     

TORA系统基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制

针对欠驱动TORA系统,提出一种基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制方法。所提出的控制方法无需系统不确定性上界的先验信息,对于系统不确定性具有良好的适应性。该控制方法包括设计一种自调节滑模干扰补偿器和一种新型的双幂次趋近律,所设计的自调节滑模干扰补偿器能够利用切换增益自适应算法准确逼近上界未知的系统不确定性,所提出的新型双幂次趋近律能够保证系统状态的快速趋近并抑制控制器的高频抖动。采用Lyapunov稳定性理论证明闭环控制系统的稳定性,并通过数值仿真实验验证所提出的控制方法的有效性。     

Second-order terminal sliding mode control for hypersonic vehicle in cruising flight with sliding mode disturbance observer

This paper focuses on the design of nonlinear robust controller and disturbance observer for the longitudinal dynamics of a hypersonic vehicle (HSV) in the presence of parameter uncertainties and external disturbances. First, by combining terminal sliding mode control (TSMC) and second-order sliding mode control (SOSMC) approach, the secondorder terminal sliding control (2TSMC) is proposed for the velocity and altitude tracking control of the HSV. The 2TSMC possesses the merits of both TSMC and SOSMC, which can provide fast convergence, continuous control law and hightracking precision. Then, in order to increase the robustness of the control system and improve the control performance, the sliding mode disturbance observer (SMDO) is presented. The closed-loop stability is analyzed using the Lyapunov technique. Finally, simulation results illustrate the effectiveness of the proposed method, as well as the improved overall performance over the conventional sliding mode control (SMC).     

基于高阶滑模观测器的自适应时变滑模再入姿态控制

针对再入飞行器鲁棒姿态控制问题, 提出一种基于高阶滑模观测器的自适应时变滑模控制器设计方法. 首先, 设计了一种时变滑模面, 并在此基础上推导了相应的时变滑模控制律, 其中滑模控制中切换增益通过一种自适应算法获得, 消除了控制器设计过程中对系统不确定性上界已知的要求; 然后, 利用高阶滑模观测器对控制器设计过程中用到的姿态角导数信息进行观测, 同时能够获得系统扰动估计值, 从而构造一种基于观测器的控制器形式; 最后, 通过仿真验证了所提出的控制算法在提高再入飞行器姿态控制精度以及系统鲁棒性方面的有效性.     

New methodologies for adaptive sliding mode control

This article proposes new methodologies for the design of adaptive sliding mode control. The goal is to obtain a robust sliding mode adaptive-gain control law with respect to uncertainties and perturbations without the knowledge of uncertainties/perturbations bound (only the boundness feature is known). The proposed approaches consist in having a dynamical adaptive control gain that establishes a sliding mode in finite time. Gain dynamics also ensures that there is no overestimation of the gain with respect to the real a priori unknown value of uncertainties. The efficacy of both proposed algorithms is confirmed on a tutorial example and while controlling an electropneumatic actuator.     

自适应时变Terminal滑模控制研究

针对Terminal滑模控制到达阶段鲁棒性不强的问题,提出了时变Terminal滑模控制方法。分析Terminal滑模面的设计参数对系统性能的影响,提出一种非线性时变Terminal滑模面的设计方法。为了消除多输入多输出(MIMO)非线性系统的不确定,构建动态干扰观测器系统,根据干扰观测误差在线调节参数,从而在线逼近外部干扰,证明了逼近误差一致最终有界。采用倒立摆系统进行仿真验证,提出的自适应时变Terminal滑模控制方法比传统的PID控制镇定时间缩短80%,且无超调。仿真结果表明,所提方法可以用于MIMO非线性系统的控制。     

基于滑模变结构的倒立摆系统稳定控制

利用滑模变结构控制对一级倒立摆系统进行了有效控制.首先对一级倒立摆系统的模型进行线性化处理,再利用滑模变结构控制方法对此模型中摆的镇定、台车位置的调节和系统参数不确定性设计了具体的控制规律,并使用饱和函数的方法抑制系统的抖振.最后在Matlab/Simulink上进行了仿真实验,实验结果说明滑模变结构控制方法是有效的.     

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.     

Decentralized sliding mode control for flexible link robots

A technique using augmented sliding mode control for robust, real-time control of flexible multiple link robots is presented. For the purpose of controller design, the n-link, n-joint robot is subdivided into n single joint, single link subsystems. A sliding surface for each subsystem is specified so as to be globally, asymptotically stable. Each sliding surface contains rigid-body angular velocity, angular displacement and flexible body generalized velocities. The flexible body generalized accelerations are treated as disturbances during the controller design. This has the advantage of not requiring explicit equations for the flexible body motion. The result is n single input, single output controllers acting at the n joints of the robot, controlling rigid body angular displacement and providing damping for flexible body modes. Furthermore, the n controllers can be operated in parallel so that compute speed is independent of the number of links, affording real-time, robust, control.