一类不确定非线性系统的模糊边界层滑模控制

饱和函数控制法是抑制滑模抖振的有效方法,为得到跟踪精度和未建模动态鲁棒性之间的权衡,边界层厚度应该自适应调整.对边界层厚度设计模糊控制器进行调整,模糊控制器的输入采用状态轨迹到滑模面的距离| s|和状态轨迹与滑模面的夹角θ.针对二阶不确定非线性系统进行了仿真研究,仿真结果表明该方案可以消除系统抖振,优化边界层厚度,减小系统跟踪误差,使控制系统的跟踪性能优于边界层自适应调整方法和边界层接近角调整方法.     

不确定非线性系统自适应滑模跟踪控制及应用

针对一类非匹配不确定非线性系统,设计了一种高阶鲁棒自适应反推滑模变结构控制方法。在控制器设计中,考虑存在系统建模误差和外界未知干扰,借鉴动态面思想降低控制器复杂性,引入双曲正切函数和抖振衰减因子降低控制输入抖振,设计系统建模误差自适应律增强控制器鲁棒性,并将系统的稳定性证明简化为判断一个n阶对称矩阵的正定性问题。将设计的反推滑模控制器用于F-8飞机纵向机动控制并进行仿真,实现了飞机对指定轨迹的稳定跟踪。     

含非线性输入的非线性系统自适应模糊控制

讨论一类含非线性输入的非线性系统的自适应模糊控制问题。首先运用隐函数存在定理证明系统的理想控制器的存在性,利用I型模糊逻辑系统对该理想控制器进行在线逼近,提出了一种具有监督器的自适应模糊滑模控制器设计的新方案。该方案通过直接自适应模糊控制器与监督控制器的适当切换,保证了闭环系统的稳定性,由此确定出建模的有界区域,而且通过引入最优逼近误差的自适应补偿项,保证跟踪误差收敛到零。仿真结果表明了该方法的有效性。     

重型运载火箭预设时间自适应控制

针对存在模型不确定性及未知外部干扰的重型运载火箭姿态控制问题，提出一种新型预设时间自适应控制方法，使得姿态控制误差收敛时间与系统初始状态无关且可预先设定。首先设计一种新型预设时间滑模面，采用滑模面切换的方法避免系统出现奇异；然后设计预设时间滑模控制器，采用神经网络估计系统集总扰动并在控制器中进行补偿，设计自适应律自适应调整神经网络权重系数，基于Lyapunov稳定性定理证明了所设计控制器的预设时间稳定性；最后通过数值仿真验证了所提方法的可行性及有效性。     

不确定非线性跳变系统滑模耗散控制

针对既含有连续时间演化,又含有马尔可夫事件驱动的一类非线性不确定混杂动态跳变系统,研究相异滑模面上的耗散控制问题。对于跳变系统所具有的匹配的不确定性,可根据滑模控制理论,设计比例-积分多滑模面及相应滑模控制器。与此同时利用耗散控制理论并结合线性矩阵不等式,得到存在非线性和非匹配不确定性滑模面的无记忆状态耗散控制器。如此,系统滑模耗散控制器便可给出。最后数值事例验证定理的正确性。     

陀螺寻北仪限幅系统鲁棒近时间最优控制器

针对陀螺寻北仪的限幅系统设计了一种鲁棒近时间最优控制器。首先将陀螺寻北仪的快速限幅问题转化为时间最优控制问题,然后提出设计一种鲁棒近时间最优控制器来克服理论时间最优控制器的缺陷。该控制器结合了传统的bang-bang控制,滑模控制以及一种备份控制。滑模控制器的设计运用时间最优控制的思想并通过Lyapunov稳定性理论推导出控制器参数的选择标准。为了解决控制器在原点处不稳定问题,提出了另一类具有线性滑模面的滑模控制器作为备份控制。数值仿真结果证明了提出的控制器的可行性,在明显降低抖振的同时在时间指标上与理论控制器相近。这种控制器的设计方法同样适用于小阻尼项的二阶系统。     

一类串级不确定非线性系统的最优滑模控制器设计

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于SDRE控制的最优滑模控制方法。该方法采用两环控制结构，外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制，用以产生最优滑模面。内环控制器设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感。同时提出了两种求解依赖于状态的Riccati方程的方法，所设计的最优滑模控制器能使串级不确定系统具有鲁棒稳定性。最后通过一个仿真算例，验证了该控制方法的有效性。     

增益符号未知的鲁棒自适应模糊控制

针对一类具有函数控制增益符号未知的不确定非线性系统,根据滑模控制原理和模糊系统的逼近能力,提出了一种自适应模糊控制器设计新方案。该方案利用Nussbaum函数的性质,取消了常用的函数控制增益符号已知这一条件。并通过引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差和参数估计误差的影响。理论分析证明了闭环系统的有界性和跟踪误差收敛到零。仿真结果表明了该方法的有效性。     

层叠CMAS补偿的并联机器人变结构控制研究

针对复杂机器人系统的不确定性，提出一种层叠小脑模型关节控制器（CMAC）神经网络同滑模变结构相结合 的控制策略。首先利用改进CMAC学习机器人系统的不确定信息，并作为前馈补偿来确保跟踪误差的快速收敛，再通过滑模变结构控制器消除CMAC网络的逼近误差和不可重复随机干扰的影响。采用Lyapunov直接法进行控制律选取，分析表明系统可实现全局渐近稳定。在6－6并联机器人的轨线跟踪仿真试验中显示了良好的鲁棒性和精确性。     

多关节机器人的全局快速终端模糊滑模控制

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种全局快速终端模糊滑模控制方法.该方法根据滑模控制原理,采用模糊控制调节滑模控制的切换增益,并利用积分的方法自动对系统的建模误差和干扰的上界进行评估,实现了对建模误差和干扰的自动跟踪,削弱了抖振.文中利用李亚普诺夫定理证明了系统的稳定性,仿真结果表明了其有效性.     

基于积分滑模控制的无人机自动着舰系统

针对无人机着舰这一特殊环境,为克服系统摄动、未建模动态及各种环境干扰因素的不良影响,从工程实现易行性出发,提出一种新的积分滑模着舰飞行控制方法,避免其受传统积分切换函数滑模控制方法的应用限制,并采用自适应模糊系统抵消外界干扰带来的误差,逼近滑模控制器中的切换项,从而有效降低舵面的抖振。搭建自动着舰综合仿真平台,以国外现役某小型舰载无人机为例,仿真结果表明,该自动着舰系统能较好地克服各种因素的影响,实现无人机安全着舰,着舰性能符合要求。     

非线性系统的模糊滑动模态控制

针对未建模的动态非线性系统，根据滑动模态控制原理，导出了基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性的一种模糊控制器设计方法；避免了以往非线性滑模控制中控制信号的不连续造成系统“颤动”问题；显示出模糊推理的作用。     

基于二阶滑模的BTT导弹反演滑模控制

针对具有非匹配不确定性的倾斜转弯(bank-to-turn, BTT)导弹非线性动力学模型,基于反演思想和二阶终端滑模控制方法,设计了一种新的BTT导弹反演滑模控制器。反演设计的每一步均采用滑模控制对不确定性进行补偿,并在最后一步设计中采用非奇异二阶终端滑模控制,既能防止抖振对舵机造成损坏,又减小了累积误差。采用精确微分器解决“计算膨胀”问题,并证明了跟踪误差最终有界。仿真结果表明,通过适当选取设计参数,跟踪误差将收敛到原点附近任意小的邻域内。     

一类非匹配不确定离散时间系统的滑模控制

研究一类非匹配不确定线性离散时间系统的滑模控制设计问题.在滑动模面的设计中考虑了非匹配不确定性.基于线性矩阵不等式技术,给出了一种新的线性离散时间系统滑动模面的设计方法,以降低非匹配不确定性对系统的影响.借助于线性矩阵不等式求解工具,可方便地求得滑动模面.此外根据滑模控制的到达条件,给出了滑模控制器设计方法,保证系统鲁棒镇定.最后通过仿真算例说明了所给控制策略的有效性.     

基于扰动观测器的飞行器轨迹跟踪控制器设计

针对多种扰动作用下的固定翼飞行器三维轨迹跟踪问题, 设计了一种基于改进非线性扰动观测器的非奇异快速终端滑模轨迹跟踪控制器。首先推导固定翼飞行器三维轨迹跟踪误差模型, 考虑模型误差和飞行过程中的未知扰动, 设计了一种基于状态估计误差反馈的非线性扰动观测器对扰动进行观测。基于非奇异快速终端滑模控制方法, 采用双幂次趋近律设计轨迹跟踪控制器, 并证明了闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明, 在多种扰动的作用下, 所设计的轨迹跟踪控制器能够对三维机动轨迹进行准确、稳定的跟踪。     

欠驱动平面机械手自适应模糊滑模控制

采用自适应模糊滑模控制策略来实现欠驱动平面机械手的位置控制，定义滑模面为模糊输入，减少了模糊规则数量，模糊输出为通过自适应律在线调整幅值的单值函数，利用李亚普诺夫稳定性理论推导出自适应调整律，保证了系统的稳定性，提出的控制器由一个模糊滑模控制器和一个辅助控制器构成，模糊滑模控制器用来实现与滑模控制相等的控制律，辅助控制器用来补偿两者的差值，仿真结果表明了提出控制器的有效性和可行性。     

∑-△调制器的高阶滑模设计

由于高阶滑模与传统滑模(一阶滑模)相比有更高的控制精度,把高阶滑模控制引入到∑-Δ调制器设计中来。在设计中,把高阶∑-Δ调制器看成一个带反馈的非线性动态系统,并把系统分成被控对象和控制器,然后应用高阶滑模进行控制设计。作为示例,用二阶滑模对三阶∑-Δ调制器进行了设计,仿真结果表明,基于高阶滑模控制设计的调制器信噪比高、量化误差小。     

基于强化学习的连续型机械臂自适应跟踪控制

针对空间主动碎片清除操作中连续型三臂节机器人系统跟踪问题，提出一种基于强化学习的自适应滑模控制算法。基于数据驱动的建模方法，采用BP神经网络对三臂节连续型机械臂进行建模，并作为预测模型指导强化学习实时调节所提出滑模控制器的控制参数，从而实现连续型机器人运动的实时跟踪控制。仿真结果表明：提出的数据驱动的预测模型对随机轨迹预测的相对误差保持在\pm \mathrm{1}\mathrm{\%}以内，能够高精度地反映系统动态特性。对比固定参数的滑模控制器，提出的自适应控制器在保证系统达到控制目标的同时具有更低的超调量和更短的调节时间，表现出更好的控制效果。     

六自由度飞行器编队建模与控制

传统主从式编队常采用线性化反馈控制,很难满足复杂高精度空间飞行器编队要求。针对主从式飞行器相对平动和相对转动运动进行建模,进而得到统一的六自由度飞行器编从的非线性动力学模型。基于所得模型,设计了六自由度飞行器编队控制的滑模控制器和积分反推控制器,并给出基于Lyapunov的严格数学证明。仿真结果表明,控制器能够保证从飞行器六自由度运动跟踪误差的一致渐近收敛,为空间飞行器在轨服务等飞行器编队实际应用提供了理论参考。     

高机动导弹非线性自动驾驶仪动态面控制

提出了高机动非线性导弹自动驾驶仪的动态面控制器设计方法,该方法基于光滑二阶动态滑模,所设计的虚拟控制足够光滑,在利用反步法设计内环控制器时不需要进行积分滤波,克服了反步法所带来的项数膨胀问题.二阶动态滑模控制器能够对非匹配不确定性或未建模动态进行补偿,并且比传统滑模有更高的跟踪精度.在考虑了系统不确定性和外部干扰的情况下,仿真结果显示所设计的控制器有较强的鲁棒性和控制精度.