双起升桥吊双吊具同步协调控制

针对双起升桥式吊车双吊具同步协调运行过程中普遍存在的系统参数变化和摩擦等不确定扰动问题, 本文基于双吊具的非线性感应电机动态数学模型及其耦合动力学模型, 提出了一种时变分层增量式滑模控制和自适应补偿相结合的双吊具同步协调控制方法. 该方法首先利用时变滑模技术实现了控制器在滑模趋近阶段的鲁棒性控制, 并采用分层增量形式的滑模面设计方法简化了控制器参数选取. 然后, 采用自适应补偿技术抑制了双吊具运行中存在的不确定扰动, 同时减小了切换函数的增益值. 此外, 在切换函数设计中采用了指数趋近技术, 使滑模控制器的抖振现象明显降低. 最后, 利用Lyapunov方法证明了该方法的全局稳定性和收敛性, 并通过数值仿真和物理实验验证了该方法的有效性.     

未知扰动下双起升桥吊时变滑模同步控制

为实现双起升桥吊系统在未知扰动下的同步控制,提出了一种基于变增益扩张状态观测器的时变滑模控制方案。首先,基于耦合误差设计了一种新的时变滑模面,可有效消除趋近阶段,确保初始状态系统的全局鲁棒性;其次,改进的超螺旋算法有效抑制控制器中的抖振现象;然后,变增益扩张状态观测器的设计是为了估计补偿系统中存在的非匹配干扰,有效增强了控制器的鲁棒性;此外,李雅普诺夫理论用于证明受控系统的稳定性。最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以有效实现双起升桥吊系统的同步控制。     

基于观测器的双吊具桥吊时变滑模同步控制

为针对双起升桥式吊车双吊具同步运行过程中普遍存在的无法精确建模、系统参数变化、外部扰动未知等问题,采用交叉耦合策略,提出了一种基于非线性扰动观测器的时变滑模同步控制方法。首先,采用时变滑模控制保证了控制器的全局鲁棒性;其次,利用非线性扰动观测器观测聚合扰动,对控制器进行扰动补偿;此外,提出一种可动态适应控制系统变化的变增益趋近律,有效抑制了控制输入抖振、缩短了趋近时间。最后,利用Lyapunov理论证明控制器的渐进稳定性,并通过仿真结果表明了所提出方法的有效性,控制器在未知扰动存在的情况下仍具有良好性能。     

基于实时内核的双起升双吊具桥吊实时仿真平台

双起升双吊具桥吊是一种复杂的多电机传动机械,其多电机协调控制需要实现桥吊操作的准确性、安全性和快速性;文中针对一种双起升双吊具桥吊实验装置的多电机协调控制的需要,构建了一个桥吊多电机实时仿真控制平台,提出了一种基于Real-TimeWorkshop(RTW)的实时内核的混合仿真实验构架,采用了S函数设计开发运动控制器驱动模块,并通过调用设备驱动函数操作运动控制器,最终实现桥吊多电机协调控制的方法;该方案具有技术先进、结构简单、使用灵活、成本低廉的特点,能够方便地实现针对双起升双吊具桥吊控制方法的数字仿真和半实物仿真。     

不确定时变时滞系统的自适应全局鲁棒滑模控制

针对一类存在时变状态时滞的不确定性系统, 基于全程滑模的思想, 引入一种带状态时滞项的积分型滑模面, 以消除趋近模态, 实现全程滑模控制; 基于一种新颖的自由权矩阵时滞转换模型, 采用线性矩阵不等式(LMI) 的方法给出并证明了滑动模态稳定的充分条件, 降低了保守性; 结合自适应控制思想设计出自适应滑模控制器, 克服了不确定性以及时变的时滞影响.

     

一类不确定切换中立型系统的鲁棒滑模控制

针对一类不确定切换中立型系统, 设计相应的积分型滑模面. 基于平均驻留时间方法和线性矩阵不等式技术, 给出滑模动力学系统鲁棒指数渐近稳定的时滞相关性判据. 通过设计滑模控制器, 使闭环系统的状态满足到达条件. 数值仿真表明, 所提出的方法是有效可行的.

     

基于鲁棒自适应滑模观测器的多故障重构

针对一类不确定非线性系统, 基于滑模观测器研究执行器和传感器同时故障时的鲁棒重构问题. 引入线性变换矩阵并添加后置滤波器构建增维系统, 综合??_∞ 控制将鲁棒滑模观测器增益矩阵设计方法, 转化为LMI 约束下的多目标凸优化问题. 在滑模增益中添加了自适应律, 确保状态估计误差渐近稳定, 同时滑模运动经有限时间到达滑模面, 在此基础上给出执行器和传感器故障同时重构算法. 最后通过数值算例表明了所提出方法的有效性.

     

不确定网络结构下的应急物资鲁棒配置模型

灾害发生前的应急物资配置问题具有两个重要的不确定性, 即交通网络中受自然灾害影响而阻断的道路以及受灾点的应急物资需求量. 通过引入两个控制水平参数建立了不确定网络结构下的两阶段应急物资鲁棒配置模型, 并在线性化第2 阶段的回溯问题后提出了求解模型的Benders 分解算法. 数值实验结果表明了所提出的模型的有效性以及所得配置方案的鲁棒性.

     

基于一种新型趋近律的自适应滑模控制

首先, 利用特殊幂次函数和反双曲正弦函数构造一种新型滑模变结构控制趋近律; 然后, 采用该趋近律设计一种自适应滑模控制律, 并证明滑模控制系统误差渐近收敛. 仿真实验表明: 在存在时变转动惯量和摩擦力矩扰动的情况下, 该自适应滑模控制系统具有较高的位置和速度跟踪精度, 并有效减弱了控制输入信号的高频震颤现象; 同时, 采用反双曲正弦函数的自适应律能较好地平滑系统转动惯量估计值, 减小控制输入信号的幅值.

     

执行器饱和不确定NCS 非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

     

一种自适应吸引律离散时间控制方法

针对一类输入输出描述的离散时间系统, 提出一种基于自适应切换增益的吸引律. 该方法能够根据不确定干扰变化率对闭环系统影响的强弱自动调整切换增益大小, 且可直接反映误差动态特性. 同时, 给出了闭环系统跟踪误差首次穿越原点所需的最多步数, 并推导出系统绝对吸引层和稳态误差带边界的具体表达式, 用于表征闭环系统跟踪误差的收敛性能和稳态性能. 数值仿真和电机伺服系统上的实验结果均验证了所提出方法的有效性.

     

有界控制下单向收敛滑模控制

提出一种控制有界情况下状态单向收敛的滑模控制方法.对于二阶系统,单向收敛是指初始状态与状态到达滑动模态的位置位于相平面同一象限的过程.通过分析到达阶段的动态特性,揭示了状态非单向收敛的原因,并提出了一种单向收敛条件,给出了系统状态单向收敛的区域.将所提出的方法应用于具有单向收敛要求的交会对接控制系统,结果验证了所提出方法的有效性.     

一类非线性仿射系统的滑模降阶控制器设计

针对一类非线性仿射系统的控制器设计问题,基于滑模变结构控制理论,提出一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法.首先反复运用变结构控制理论对一类n阶的仿射非线性系统构造n-1个微分同胚变换函数和n-1个滑动流形,将初始系统降至一阶系统,并给出了变结构控制律;然后利用当前级与上一级控制输入的映射关系进行n-1次反推运算,即可得到初始系统的控制输入;最后通过仿真算例表明了所提出方法的有效性和可行性.     

自行车机器人系统的稳定滑模控制

基于拉格朗日方法建立自行车机器人动力学模型,针对自行车机器人这一非线性欠驱动系统,利用稳定滑模控制算法实现系统的稳定.该方法首先从各个子系统中取出一个变量组合成一个中间变量;然后从该中间变量出发构造滑模函数,从滑模控制器设计的角度求取控制量,保证中间变量在有限时间内收敛到平衡点,从而保证系统状态收敛到收敛域内.该方法能够保证自行车机器人系统的稳定性,并在仿真实验中得到了验证.     

一类非线性系统准滑模控制的稳态误差分析

针对一类具有未知控制增益的不确定非线性系统准滑模跟踪控制,通过分析跟踪误差和滑模变量之间的关系,利用有界输入有界输出稳定的思想,分别推导了采用Slotine形式的传统滑模面和传统积分滑模面时系统的稳态跟踪误差的界.将其与现有的几种方法进行比较,该方法求得的稳态跟踪误差界更精确.根据给定的稳态跟踪误差要求,可设计出适合抑制抖振的饱和函数.通过仿真算例验证了所提出方法的有效性.     

考虑输入饱和的离散最优积分滑模控制

针对含有匹配有界干扰的线性离散系统, 提出一类最优积分滑模控制算法. 在系统开环极点位于单位圆内(上) 的前提下, 考虑输入饱和, 可以实现系统状态的半全局稳定. 该算法是低增益反馈和积分滑模的有益结合, 通过低增益反馈使输入饱和得到满足, 通过滑模控制增强了系统对干扰的鲁棒性; 另外, 该算法可以使特定的性能指标达到最优, 使系统稳态误差达到??(??²) 的量级. 仿真结果验证了所提出算法的有效性.

     

四旋翼无人机SO(3) 滑模变结构姿态控制器设计

为了提高四旋翼无人机SO(3) 控制的动态性能, 对滑模变结构控制在四旋翼无人机SO(3) 姿态控制中的应用进行研究. 首先, 通过对两种四旋翼SO(3) 姿态控制模型进行分析, 确定一种奇异点较少的模型为控制对象; 随后,针对可能出现的控制奇异问题, 设计一种引入调节函数的无奇异积分型滑模面, 得到了滑模稳定性引理; 最后, 利用这种滑模面进行控制器设计和Lyapunov 稳定性分析, 证明了系统全局指数渐近稳定. 仿真结果验证了所提出的设计方案的正确性.

     

无刷直流电机转速伺服系统反步高阶滑模控制

针对无刷直流电机转速伺服系统高性能非线性鲁棒控制, 提出一种新型的多滑模反步高阶滑模非线性控制方法. 在控制律设计的每一步都引入二阶滑模Super-Twisting 算法, 无需计算变量导数, 消除了滑模抖振, 并在第1 级子系统虚拟控制律设计中提出一种改进的二阶滑模Super-Twisting 算法. 与传统双闭环PI 控制相比, 能够令系统的动静态性能更好, 转矩脉动更小, 鲁棒性更强; 与标准Super-Twisting 算法相比, 进一步提高了系统对阶跃负载扰动的抑制能力. 最后通过仿真分析表明了所提出方法的有效性.

     

自适应非奇异终端滑模控制及其在BPMSM中的应用

为提高终端滑模控制中状态变量的全局快速收敛性, 提出一种自适应变速指数趋近律. 该趋近律引入状态变量的一阶范数, 根据状态变量距离平衡点的远近自适应调整指数趋近速度和等速趋近速度, 从而实现缩短趋近时间的同时削弱系统抖振. 应用该趋近律设计无轴承永磁同步电机(BPMSM) 转子速度及径向位移非奇异终端滑模控制器, 仿真结果表明, 该方法能快速地跟踪转速及径向位移给定值, 系统超调及稳态静差小, 具有较强的鲁棒性.

     

机器人系统终端滑模重复学习轨迹跟踪控制

针对非线性机器人系统的轨迹跟踪问题, 提出一种终端滑模重复学习混合控制方案. 该方案综合了重复学习控制和终端滑模技术的特性, 能够有效跟踪周期性参考信号, 抑制周期性和非周期性动态的干扰, 具有较强的鲁棒性和良好的轨迹跟踪性能, 且算法的实现不需要完全已知系统模型信息. 应用Lyapunov 稳定性理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性. 三自由度机器人系统数值仿真结果验证了所提出的终端滑模重复学习控制的有效性.