滑模控制器趋近律仿真研究

介绍了滑模变结构控制的基本原理,对常用的四种趋近律进行了仿真分析,通过仿真比较了它们到达切换面的时间、抖振等效果,对滑模控制设计时趋近率的使用提出了建议。     

基于不同趋近律的滑模控制相轨迹分析

对于采用单向辅助面滑模控制的二阶非线性系统,考虑到不同形式的趋近律和不同的初始状态,对其相轨迹的运行规律进行了研究,给出了切割面的概念和表示形式.根据相位轨迹的分布,分析了不同初始点和三种不同形式的趋近律对相轨迹的影响,同时讨论了相位轨迹通过两个切换面时的运动规律,分析了两条切换面的作用.仿真结果验证了相轨迹的分布规律和切割面的正确性.     

基于改进型趋近律的机械臂滑模控制

针对滑模控制的机械臂轨迹跟踪中存在收敛速度慢和系统抖振问题,为进一步提高机械臂控制的动态性能,通过分析两种类型趋近律的优缺点,设计了一种能够在提升收敛速度的同时对系统抖振进行有效控制并提高系统鲁棒性的改进型滑模趋近律。以二关节串联机械臂为控制对象,使用仿真工具Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,该改进型趋近律可以缩短收敛时间,能够对系统抖振进行有效控制,验证了该改进型趋近律的可行性与有效性。     

基于变速趋近律的机电伺服系统自适应滑模控制

针对带有摩擦力矩、负载力矩以及扰动力矩等不确定性的机电伺服系统,提出一种基于变速趋近律的自适应滑模控制方法.首先,构造双曲正切型辅助函数并设计新的变速趋近律,用以调节滑模变量的收敛速度,使其在到达减速点之前具有较快的收敛速度,而在到达减速点以后则能有效削弱抖振.在此基础上,构造自适应滑模控制器,保证系统位置输出能够快速...     

改进幂次趋近律的机械臂滑模控制律设计

针对机械臂滑模控制中存在的抖振问题,采用趋近律的方法来进行改善,在对机械臂的控制特点和常用的滑模趋近律进行分析的基础上,针对幂次趋近律的缺点,提出了一种改进的幂次趋近律,并对其趋近性能进行了分析;根据机械臂动力学模型和改进的幂次趋近律设计了相应的滑模控制策略,对其控制策略的位置跟踪特性和抖振消除能力等进行了验证;仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了机械臂滑模控制中的抖振问题,而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性,具有更好的趋近特性和收敛特性。     

一种新型滑模控制双幂次趋近律

针对滑模控制中传统趋近律存在收敛速度慢、时间长和抖振严重等不足,提出一种利用双幂次趋近律提高系统状态收敛速度的设计方案.该双幂次趋近律无论在远离滑动模态还是在接近滑动模态的空间内均具有快速收敛能力.理论分析表明,该双幂次趋近律具有二阶滑模特性,当系统存在不确定性时,系统状态及其导数可以快速收敛到平衡零点的邻域内.仿真结果表明,双幂次趋近律与传统幂次趋近律、指数趋近律、快速幂次趋近律相比,具有更快的收敛速度和更好的运动品质.     

基于扰动补偿趋近律的准滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出了一种基于扰动补偿趋近律的准滑模控制方法.该方法不仅能够加快系统趋近模态的趋近速度,缩短到达时间,而且能够缩窄系统的准滑动模态带宽,增强系统鲁棒性,有效改善系统动态品质,并无控制抖振和稳态抖振产生.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于离散时变趋近律的准滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出一种基于离散时变趋近律的准滑模控制方法.该方法不仅能够加快系统趋近模态的趋近速度,缩短到达时间,而且能够减小准滑动模态带宽,有效改善系统动态品质,增强系统鲁棒性,并无控制抖振和稳态抖振产生.控制律形式简单、利于实现.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

基于指数趋近律的机械臂神经网络滑模控制

为解决机械臂轨迹跟踪控制中存在建模不确定性以及外界干扰及摩擦造成的控制效果不理想等问题。利用神经网络对建模的不确定项进行逼近,本文提出一种基于指数趋近律的神经网络滑模控制对机械臂完成轨迹跟踪控制。采用二自由度的刚性机械臂为控制对象进行实验,仿真结果表明,该控制方法能缓解外部干扰对控制系统的影响,保证系统的稳定性,有效地提高系统的控制性能。     

基于变指数趋近律的起重机自适应滑模控制

以起重机升降系统位置控制为目标,针对传统滑模控制中要求系统不确定因素的界为已知的缺点,将自适应控制引入传统滑模变结构控制中,通过设计自适应律对起重机升降系统参数的变化及外部扰动进行辨识,同时采用变指数趋近律进一步克服传统滑模方法中存在的抖振问题。仿真结果表明,该控制算法不仅保持了传统滑模方法良好的鲁棒性,而且提高了系统的控制精度,减小了系统的抖振。     

基于改进型PI趋近律的无刷直流电机滑模控制

针对无刷直流电机模型参数时变的特性,为解决传统PID控制易受模型参数变化影响的弊端与传统滑模控制(SMC)的抖振问题,将分数阶PI与变速趋近律结合,提出了一种改进型PI趋近律的无刷直流电机滑模控制算法。该算法通过对趋近律的改进,既避免了模型参数变化的影响,又减小了系统输出的抖振。仿真与实验结果表明,与传统滑模控制、传统PI控制相比,具有响应快、鲁棒性强、超调小、抖振小等优点,是一种更优的控制方法。     

基于干扰观测器的机械臂改进趋近律的滑模控制

针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题以及对外界干扰较为敏感的特性,设计了一种基于干扰观测器的机械臂改进趋近律的滑模控制策略。该策略在指数趋近律中引入饱和函数,提出了一种改进趋近律;根据系统动力学模型,对系统的不确定性和外部干扰采用干扰观测器进行观测;在此基础上设计系统滑模控制律,控制律对未观测的干扰进行补偿。仿真结果表明,控制策略能有效地抑制轨迹跟踪中的抖振问题,较好地克服外界干扰,保证系统的控制性能。     

用于离散滑模重复控制的新型趋近律

针对不确定离散时间系统, 提出一种新型的离散趋近律, 构造理想切换动态, 并基于理想切换动态设计离散滑模重复控制器. 在消除系统颤振的同时, 完全抑制周期扰动带来的影响, 改善控制品质. 分别推导了切换函数的绝对收敛层、单调收敛层和拟滑模带的边界, 用于刻画在不同控制器参数下闭环系统的趋近过程和拟滑模运动. 数值仿真和在伺服装置上的实验结果证实了所提出控制方法的有效性.     

基于滑模趋近律的防空导弹垂直发射姿态控制研究

为了实现一种针对光纤制导的低空战术防空导弹垂直发射过程的姿态控制,首先利用四元数在弹体坐标系下对垂直发射的防空导弹建立了运动方程,并在纵向通道利用小扰动线性化理论将运动方程简化为状态空间模型,然后设计了基于滑模趋近律的姿态控制律,最后建立了Simulink六自由度弹道仿真模型并进行了数字仿真验证,结果表明:基于四元数的运动方程形式运行有效,基于滑模趋近律的姿态控制律可实现对防空导弹垂直发射的有效控制.     

基于等速趋近律的滑模负荷频率控制设计

针对单域电力系统,提出了基于等速趋近律的滑模负荷频率控制器设计策略。首先通过矩阵初等变换将原系统转换成标准型,基于标准型设计切换面,利用极点配置选择适当的切换函数,保证系统具有稳定的滑动模态;其次基于等速趋近律设计滑模控制器,使得电力系统状态在有限时间内到达滑模面;最后利用Matlab进行仿真研究,将传统的基于不等式趋近律设计的滑模控制器和提出的基于等速趋近律设计的滑模控制器,分别对理想工作状态下和发电机出力受约束(GRC)情况下的电力系统进行仿真比较,可以看出设计的滑模负荷频率控制器具有较好的频率偏差抑制效果。     

基于离散指数趋近律的开关电源模糊滑模控制

对于Buck/Boost变换器,传统的控制器如PID控制器、Ⅲ型误差放大器等存在超调量过大、响应时间过长、鲁棒性不强等问题,为克服这些缺点,提出基于离散指数趋近律的开关电源模糊滑模控制方案.首先,针对工作在电感电流连续模式(CCM)的Buck/Boost变换器采用状态空间平均法建立平均线性模型;然后设计离散指数趋近律的滑模控制器,并分析了切换参数对系统的影响;最后,为改善控制效果,设计了模糊控制器.仿真结果表明,相对于传统的控制器,指数趋近律的模糊滑模控制器有效地降低了超调量,提高了系统的响应时间,并且对外部干扰的鲁棒性较好.利用所设计的控制算法实现了对50 W高频开关电源样机的良好控制,进一步证明了所提方法的有效性.