神经网络滑模控制在位置伺服系统的应用

针对直流无刷电机伺服系统参数摄动、非线性以及其他不确定因素等问题,提出一种神经网络滑模变结构控制方案。利用一个三层RBF神经网络和滑模变结构控制器实现了无刷电机伺服系统位置的精确控制。该方案综合径向基神经网络和滑模变结构算法的优点,对系统参数变化和外部扰动具有很强的鲁棒性,是一种较理想的智能控制策略。仿真结果表明控制器具有良好的动静态品质,工程实现简单,具有广阔的应用前景。     

浮选液位控制系统的灰色滑模控制研究

针对浮选液位控制系统中存在的不确定性可能会引起系统的控制品质的恶化,甚至导致不稳定和滑模变结构控制中因时间滞后开关、空间滞后开关、系统惯性、不确定性等因素引起的抖动会影响系统的控制品质和稳定性问题,提出了一种带有灰色预测和补偿的组合趋近律滑模控制策略。其通过利用灰色对系统参数摄动和外部干扰进行了辨识及补偿;利用组合趋近律的方法削弱了滑模控制中存在的抖振问题。在Matlab中实现了该控制算法对浮选液位控制系统的液位控制。研究结果表明:所提出的控制策略能够对外部扰动和系统参数摄动能够有效的进行预测并给以相应补偿;同时滑模变结构控制的抖动也得到明显的抑制,系统的抗外部扰动和系统参数能力、稳定性和控制品质得到进一步的提高。     

直流调速系统的滑模变结构控制

针对电机转数在大范围变化时参数摄动造成电机模型不准确这一特点,提出了一种采用滑模变结构控制来控制电机的方式.首先,进行了滑模面S的选取和控制量的求取计算,进而分析了其能达阶段和滑动阶段的稳定性问题,最后,将设计的滑模变结构控制器用于电流闭环直流调速系统.与传统的增量式PID控制仿真对比表明,对具有大惯量负载及变化电动机参数的系统,滑模变结构控制优于PID控制,具有较强的鲁棒性和快速性.     

汽车磁流变半主动悬架控制方法研究

根据变论域方法对经典模糊控制算法进行了改进，提出了悬架阻尼力变论域模糊控制算法。根据悬架阻尼控制力与磁流变阻尼器输出阻尼力的力误差，设计了磁流变阻尼器驱动电流控制方法。由汽车结构振动模糊控制子系统和磁流变阻尼器驱动电流控制子系统构建了磁流变半主动悬架控制器，用模糊集语言赋值系数反映了悬架伸张行程和压缩行程不对称阻尼控制力的关系。利用二自由度车辆振动系统简化模型和磁流变阻尼器简化力学模型及其参数，确定了控制器结构及其参数。研究结果袁明，该方法具有较好的控制精度和适应能力。     

超声电机驱动的CMG框架系统滑模控制

针对超声电机驱动的控制力矩陀螺框架伺服系统具有强非线性、参数摄动和多源扰动力矩等问题,在系统建模和分析的基础上,采用了一种混合积分滑模变结构控制器,在保证框架速度控制快速响应的同时,提高了系统在多源强耦合扰动力矩下的鲁棒性。针对滑模抖振问题,引入了一种滑模观测器补偿框架系统的多源扰动力矩,减小系统不确定项的影响,进而减小滑模切换增益,达到抑制抖振的目的。仿真和实验结果表明,提出的控制力矩陀螺框架速度控制策略可有效抑制滑模控制系统的抖振现象,在多源扰动力矩的影响下,框架系统具有较强的鲁棒性。     

一类三阶非线性动态滑模变结构控制

针对动态滑模变结构控制策略,研究了一类带有参数不确定项的非线性系统的变结构控制问题.分析了在未知扰动下的三阶非线性系统的输出调节问题,证明了基于李亚普诺夫稳定性理论意义下的动态滑模变结构控制律的稳定性,该控制律能使系统快速达到滑模状态,保证了系统误差的快速收敛性及对外部扰动和参数不确定性的不敏感性,最后给出的仿真实例证实了理论分析结果的正确性.     

电流变阻尼器的频率自适应减振控制

在分析了影响电流变阻尼器的粘性阻尼和屈服阻尼的诸多因素后，提出利用多层电极结构来扩大阻尼器的可控范围。研制了一套可测试电流变阻尼器阻尼系数、响应时间和耗散功率的静特性测试系统。为了充分利用阻尼器的可控范围，对阻尼器与减振系统的匹配设计进行了研究。针对电流变阻尼器的阻尼力具有非线性的特点，提出了以平均阻尼匹配减振系统最佳被动阻尼的设计准则。最后利用电流变阻尼器对双层隔振系统，以正弦扫频信号作为激励，通过在线主导频率的识别，进行了自适应阻尼减振控制试验，结果表明共振频率和高频的振幅减振效果均达到３０％以上。     

加工中心龙门磁悬浮高度的滑模-H_∞控制

针对龙门数控加工中心中移动横梁的悬浮高度进行了研究。在龙门移动式数控机床中,可采用磁浮技术悬浮横梁消除摩擦提高加工精度。为保持悬浮系统的稳定性和精确性,提出了自适应积分滑模控制器并结合鲁棒H∞控制理论的控制方案。针对系统参数摄动和未建模动态设计了积分滑模变结构控制器;为降低滑模控制器抖振的发生,采用自适应控制对控制律的不确定值进行估测;考虑到刀具切削部件引起的系统质量变化以及外力干扰等对系统的影响,在控制中结合了H∞的控制理论,以增加系统的鲁棒性。仿真研究结果表明,此控制器具有很强的抑制扰动的能力和高刚度,可以实现稳定悬浮。     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

潜艇浮筏隔振系统的半主动模糊滑模控制

对带有电流变液智能阻尼器的双层浮筏隔振系统设计一种半主动静态输出反馈模糊滑模控制器.根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面矩阵.根据滑模到达条件及可控屈服阻尼力对隔振系统做负功原理设计半主动输出反馈模糊滑模控制器.仿真分析浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及在双频激励信号下的输入力和输出力曲线.仿真结果表明,半主动输出反馈模糊滑模控制下的浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统.     

潜艇浮筏隔振系统的控制研究

为带有电流变阻尼器的双层浮筏隔振系统设计了一种半主动模糊滑模控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择了滑模面系数,并根据滑模到达条件设计了半主动模糊滑模控制器。仿真分析了浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及双频激励信号下输入力和输出力的曲线。仿真结果表明：半主动模糊滑模控制下浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统。     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明：基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

基于磁流变减振器的汽车半主动悬架非线性控制方法

考虑磁流变减振器阻尼力和悬架弹性元件非线性特性,建立车辆半主动悬架非线性动力学模型。应用微分几何非线性控制,经过适当的非线性状态和反馈变换,实现半主动悬架非线性系统的精确线性化,并对系统实施非线性状态反馈控制;根据预定的控制目标及模糊控制策略调节控制参数,设计模糊控制器,对悬架系统进行了控制仿真研究;利用神经网络模式识别能力对输入数据处理辨别,设计控制网络层,从而达到提高悬架工作性能,改善汽车行驶舒适性的目的。将三种非线性控制方法的仿真结果进行分析比较表明:经模糊控制或神经网络控制后的悬架承受的冲击响应小、振动强度低,比微分几何控制能获得更优异的性能。     

悬架不确定性的滑模半主动控制分析

在电流变液特性试验的基础上,提出基于电流变阻尼悬架的滑模半主动控制。依据滑模控制理论,采用极点配置法确定滑模切换面参数,应用比例切换的控制方法和等速趋近率确定控制律并改善滑模运动的动态品质,同时采用RBF神经网络算法优化滑模控制效果。针对悬架质量参数和车速不确定性,运用MATLAB/SIMULINK进行了悬架半主动控制的建模和仿真分析。仿真结果显示,与被动悬架相比基于RBF神经网络的滑模半主动控制能有效改善悬架性能,对于悬架的不确定性有较好的自适应性。     

双面抛光机上研磨盘振动抑制的半主动控制方法

振动是影响超精密加工质量的关键因素之一,弹簧加压式双面抛光机在抛光过程中的上研磨盘振动现象严重制约了产品的加工精度。为解决这一问题,提出了在弹簧加压装置中加入磁流变阻尼器的方法,通过控制磁流变阻尼器阻尼系数来实现对双面抛光和上研磨盘振动的半主动控制,以达到抑制振动的效果。首先,对改进后的压力加载系统进行了数学建模,得到了抛光过程中上研磨盘的运动方程式;接着,对半主动控制的控制策略进行了设计,得到了其控制算法;最后,在Simulink中对半主动控制策略下的系统进行了仿真分析,并将其仿真结果与未加控制时的系统仿真结果进行了比较分析。比较分析结果表明,所设计的半主动控制方法能够有效抑制双面抛光机上研磨盘的振动现象。     

融合输入整形和滑模的锻造机器人振动抑制

为抑制锻压机冲击对锻造机器人造成的残余振动,提出了融合输入整形和滑模的振动抑制策略.首先在开环控制中设计了零振动微分输入整形器;然后在闭环控制中设计了带滤波的滑模控制器;进一步通过对基本克隆算法进行云变异和反向选择,设计了融合云模型和反向学习的克隆算法并实现了滑模参数优化;最后基于MATLAB/Simulink平台完成...     

Semi-active Sliding Mode Control of Vehicle Suspension with Magneto-rheological Damper

The vehicle semi-active suspension with magneto-rheological damper(MRD) has been a hot topic since this decade, in which the robust control synthesis considering load variation is a challenging task. In this paper, a new semi-active controller based upon the inverse model and sliding mode control(SMC) strategies is proposed for the quarter-vehicle suspension with the magneto-rheological(MR) damper, wherein an ideal skyhook suspension is employed as the control reference model and the vehicle sprung mass is considered as an uncertain parameter. According to the asymptotical stability of SMC, the dynamic errors between the plant and reference systems are used to derive the control damping force acquired by the MR quarter-vehicle suspension system. The proposed modified Bouc-wen hysteretic force-velocity(F-v) model and its inverse model of MR damper, as well as the proposed continuous modulation(CM) filtering algorithm without phase shift are employed to convert the control damping force into the direct drive current of the MR damper. Moreover, the proposed semi-active sliding mode controller(SSMC)-based MR quarter-vehicle suspension is systematically evaluated through comparing the time and frequency domain responses of the sprung and unsprung mass displacement accelerations, suspension travel and the tire dynamic force with those of the passive quarter-vehicle suspension, under three kinds of varied amplitude harmonic, rounded pulse and real-road measured random excitations. The evaluation results illustrate that the proposed SSMC can greatly suppress the vehicle suspension vibration due to uncertainty of the load, and thus improve the ride comfort and handling safety. The study establishes a solid theoretical foundation as the universal control scheme for the adaptive semi-active control of the MR full-vehicle suspension decoupled into four MR quarter-vehicle sub-suspension systems.     

一种新型的磁流变阻尼器及其在半主动控制车辆悬架中的应用研究

研制了一种新型的磁流变阻尼器 ,进行了阻尼器的阻尼特性试验。在性能试验的基础上 ,提出了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性滞回模型。采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制 ,提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案 ,给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果 ,可以有效地提高车辆的乘坐舒适性 ,具有良好的应用前景。