非匹配不确定输入时滞系统的自适应滑模控制

针对具有输入时滞、且同时具有非匹配不确定项的一类对象模型,采用状态变换法把原系统转化成为一个无时滞系统,并应用滑模控制的方法设计了控制器.考虑到不确定项未知,进一步设计了具有自适应能力的滑模控制器,以保证滑模面的存在性,克服不确定性的影响.针对非匹配不确定项,根据Lyapunov稳定性定理,提出了保证系统渐近稳定所要满足的条件.仿真结果证实了该控制策略的可行性和有效性.     

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类包括非线性不确定性、有界干扰、时变参数等的具有纯参数反馈形式的不确定非线性单输入单输出系统,利用反演设计方法同自适应控制相结合的方法,设计了状态反馈鲁棒自适应控制器.该控制器能使系统达到渐进稳定,并能保证闭环系统信号的全局有界性,对非线性不确定性和有界干扰具有一定的鲁棒性,且对不确定性的知识要求不多.从仿真实例看出,所设计的鲁棒自适应控制器具有满意的控制效果,而且控制量在容许控制的范围之内.     

基于输出反馈的离散滑模控制器设计

针对一类多输入多输出不确定离散系统,设计了输出反馈滑模变结构控制器.基于极点配置的方法设计了稳定的滑模面,然后分析传统离散指数趋近律设计方法的优缺点,根据滑模到达条件提出一种改进的指数趋近律.该控制律加快了系统状态的响应速度,同时降低了抖振.仿真结果证明所设计的控制器能够在系统状态不完全可测情况下具有良好的性能,验证了该设计方法的可行性和有效性.     

不确定大气分数阶混沌系统的自适应滑模同步

根据滑模理论研究不确定大气分数阶系统同步, 设计控制器和自适应控制律, 得到大气混沌系统取得自适应滑模同步的两个充分条件. 结果表明, 大气混沌系统在一定的假设条件下可取得自适应滑模同步.     

一类不确定未知界相似组合系统的指数实用稳定分散自适应输出反馈控制

研究了一类具有加性扰动不确定未知界的相似组合系统的指数实用稳定分散自适应输出反馈镇定问题,给出了系统输出反馈指数实用稳定的条件·受控系统的不确定项可以是非线性的或时变的·输入通道不确定性满足一般限制·系统的不确定项的界是存在的,但却是未知的·设计的确定性自适应控制器能保证受控系统的状态,在有限时间内按规定的指数速度收敛于系统的平衡点附近的一个指定的邻域·仿真结果表明所得的结论是正确有效的     

基于终端滑模控制的有限时间拥塞控制

针对TCP网络的有限时间拥塞控制问题,考虑到输入受限、网络参数不确定和非响应流干扰的情况,提出了一种基于自适应终端滑模控制的主动队列管理算法.为了使网络系统不确定的界不需要事先获得,给出一个自适应律对总不确定的界进行了估计.考虑到系统输入受限的情况,给出另一个自适应律以补偿输入受限对系统稳定性造成的影响.为了改善网络系统的收敛性能,基于终端滑模控制设计了一个有限时间拥塞控制器.仿真结果表明,所提出的算法不仅具有有限时间收敛的品质,而且具有良好的稳定性和鲁棒性.     

具有参数不确定的移动机器人鲁棒轨迹跟踪控制

研究了具有参数不确定性的非完整移动机器人轨迹跟踪问题.综合考虑了移动机器人的运动学和动力学方程,首先采用输入-输出反馈线性化方法得到具有不确定性的线性化模型,系统中的不确定性满足匹配条件;然后基于积分滑模控制的思想设计了鲁棒轨迹跟踪控制器,保证了系统在整个响应过程中的鲁棒性,并且分析了参数不确定对控制器的影响,给出了一个闭环系统稳定的充分条件;最后对系统具有较大的参数摄动进行了仿真试验,结果表明所设计的控制器能够保证移动机器人有效性地跟踪期望轨迹.     

不确定扰动情况下耦合Duffing混沌系统的广义投影同步的神经滑模控制

针对两自由度耦合Duffing混沌系统的广义投影同步控制的问题,提出了一种神经滑模控制器的设计方法.基于RBF神经网络构造系统的滑模控制器,设计自适应更新率对神经网络的网络权值进行在线调节,形成滑模控制器切换增益的自适应更新,利用Lyapunov方法证明了受控系统的稳定性.数值模拟结果表明,所设计的神经滑模控制器不但能有效降低响应系统的抖振,改善受控系统的动态品质,而且具有鲁捧性,在不确定扰动情况下仍能较好地控制驱动系统和响应系统间的混沌广义投影同步.此外,该控制器允许任意调整参数λi(i=1,2,3,4)的值得到不同类型的混沌广义投影同步.     

具有未知扇区非线性输入混沌系统的自适应滑模投影同步

研究了一类具有未知扇区非线性输入且含有未知不确定性和外部干扰的主从混沌系统的投影同步问题. 首先选择了一个合适的滑模面, 然后基于Lyapunov稳定性理论设计滑模控制器和自适应更新规则. 所设计的控制器不受未知不确定性和外部干扰的影响, 具有很强的鲁棒性. 通过对不确定主从Duffing-Holmes系统的仿真研究, 验证了所设计控制器的有效性.     

控制方向未知的非线性系统自适应模糊滑模控制

针对一类带有未知外部扰动及控制方向的不确定非线性系统设计自适应模糊滑模控制器,利用Nussbaum函数估计系统未知的控制方向.模糊系统的输入为跟踪误差而不是系统状态向量,这样能提升控制器对误差变化的灵敏度.基于Lyapunov稳定性理论设计系统可调参数的自适应规则,该控制器能保证闭环系统稳定性并且跟踪误差及其各阶导数渐近趋于原点.数值仿真的结果也验证了该方法的有效性.     

BLDC位置伺服系统的离散滑模输出反馈控制

研究了有界不确定离散时间系统的输出反馈滑模控制设计问题。提出一种基于多速率采样输出反馈和幂次函数趋近律的离散滑模控制方法,并将研究结果用于设计无刷直流电机位置伺服系统。该方法仅需已知位置信号即可完成位置伺服系统的设计。理论分析及仿真结果表明,所设计的控制器可以消除系统抖振,并使伺服系统具有良好的跟踪能力和强鲁棒性。     

压电陶瓷驱动器的滑模观测器反演控制

针对压电陶瓷驱动器中固有的迟滞非线性问题,设计基于滑模状态观测器的反演控制器对其进行输出跟踪控制。首先对压电陶瓷驱动的系统模型进行分析,将迟滞非线性部分视为有界干扰;在此基础上设计滑模状态观测器,对压电陶瓷驱动器的速度状态进行估计,整个系统仅需要测量输出位置信息。对采用滑模状态观测器的系统进行反演控制器设计,最后通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统是稳定的,系统中的所有信号是一致最终有界的。仿真结果表明了方法的有效性。     

网络控制系统具有时延补偿的离散滑模预估控制

基于线性时不变被控对象的网络控制系统的离散模型,研究了系统滑模控制器的设计问题.在系统状态预估的基础上,构造了具有时延补偿的滑模超平面,提出了完全消除抖振的滑模控制方法.利用李雅普诺夫方法证明了该控制器可保证系统的稳定性且不要求网络诱导时延小于一个采样周期.以伺服系统为对象的仿真实例验证了该方法的可行性和有效性.     

Adaptive terminal sliding mode control for high-order nonlinear dynamic systems

An adaptive terminal sliding mode control (SMC) technique is proposed to deal with the tracking problem for a class of high-order nonlinear dynamic systems. It is shown that a function augmented sliding hyperplane can be used to develop a new terminal sliding mode for high-order nonlinear systems. A terminal SMC controller based on Lyapunov theory is designed to force the state variables of the closed-loop system to reach and remain on the terminal sliding mode, so that the output tracking error then converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. An adaptive mechanism is introduced to estimate the unknown parameters of the upper bounds of system uncertainties. The estimates are then used as controller parameters so that the effects of uncertain dynamics can be eliminated. It is also shown that the stability of the closed-loop system can be guaranteed with the proposed control strategy. The simulation of a numerical example is provided to show the effectiveness of the new method.     

遭受执行器攻击的工控系统输出反馈滑模控制

针对工业控制系统存在测量噪声及外界执行器攻击问题,提出一种基于无偏状态估计的输出反馈离散滑模控制方法。在执行器攻击存在的情况下,构造等效滑模控制律。由于攻击信号与系统状态未知,通过引入无偏状态观测器从遭受噪声干扰的传感测量数据中获得系统真实状态的最小方差无偏估计量。在此基础上,利用一步延时攻击估计得到攻击信号的近似估计值,使所设计的鲁棒滑模控制律得以实现。给出了在此控制律作用下滑模面的收敛性分析及闭环系统最终有界稳定的证明。数值仿真实验结果验证了面向执行器攻击的无偏状态估计器的有效性,也表明与传统滑模控制方法相比,提出的输出反馈滑模控制方法对执行器攻击具有更强的抑制力,能够有效提高系统的鲁棒性能。     

具有外部干扰的二维滞后logistic映射的混沌同步的灰色滑模控制

研究了未知外部干扰条件下二维滞后logistic映射的混沌同步的实现问题,基于离散系统的趋近律方法,设计了滑模控制器.基于灰色理论的累加生成方法处理原始数据,建立灰色预测模型,实现对外部干扰的未知参数的预测,应用预测到的干扰参数设计灰色补偿器.利用滑模控制器和灰色补偿器构造灰色滑模控制器,对驱动-响应系统进行控制.数值模拟证明了预测参数的准确性和灰色滑模控制器控制二维滞后logistic映射混沌同步的有效性.     

基于未知输入观测器的不匹配干扰系统滑模控制

针对具有不匹配未知干扰的非线性系统,研究基于状态估计和未知输入重构的控制问题.在状态可测和未知干扰已知假设下,提出了一种新滑模控制器设计方法,以达到输出渐近稳定;通过设计一种未知输入观测器,对系统的时变未知输入进行重构;基于高增益滑模观测器对未知干扰的微分和系统的输出微分信息进行了有限时间内的精确估计;设计了一种新的基于观测器的控制策略,并论证其可行性.利用一个实际模型验证该控制器的有效性.     

基于新型双曲正切趋近律的固定/有限时间姿态控制

本文研究了基于一种新型双曲正切趋近律和非奇异固定时间终端滑模面的固定/有限时间姿态控制方法. 对没有外部干扰的航天器姿态控制问题，本文基于双曲正切函数提出了一种新型的固定时间趋近律，该趋近律只需调节控制参数就可保证滑模变量在固定时间内收敛于原点，接着结合非奇异终端滑模面设计了固定时间姿态控制器，保证航天器姿态在固定时间内收敛于原点. 对存在未知外部干扰的情况，设计了双层自适应有限时间滑模观测器估计外部扰动，基于观测器的输出设计了基于非奇异固定时间滑模面与新型双曲趋近律的控制器来对扰动进行补偿. 数值仿真验证了所提控制方法的有效性.      

轮毂电机驱动电动汽车横摆稳定性控制

为了提高轮毂电机驱动电动汽车行驶稳定性,设计了基于直接横摆力矩控制的车辆稳定性控制系统;针对滑模控制存在固有抖振的问题,建立基于模糊滑模控制理论的稳定性控制器;针对车辆质心侧偏角难以测量,建立了结构简单、计算快速的非线性滑模观测器;考虑到转矩分配的实际约束条件和分配器的响应速度,建立了等比例转矩分配器,分配各车轮上的驱动/制动扭矩。最后基于MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真平台进行了仿真分析,结果表明该控制器能很好改善车辆的操纵稳定性,并且控制输出更加平顺。