基于低通滤波器的机械手滑模控制

机械手是典型的多输入多输出非线性系统,具有时变、强耦合、非线性、快速高精度跟踪等特点.滑模控制是机械手控制的一种重要方法,但基于一般滑模控制方法设计的控制器,其输出存在高频抖动,给被控对象带来不利影响.采用滑模结合低通滤波器的控制策略,定义滑模面,利用趋近律方法设计滑模控制律,基于李亚普诺夫(Lyapunov)函数证明系统的渐近稳定性.以双关节刚性机械手为例,MATLAB仿真结果表明,该控制策略能减小抖动、实现高精度跟踪.     

预设时间性能约束下高超声速飞行器的自适应容错控制

考虑输出误差约束、不确定和执行器故障影响下的高超声速飞行器的跟踪控制问题,提出自适应容错反步控制策略。首先,设计指数型预设时间性能函数,保证输出误差在预设时间内满足约束要求。其次,通过自适应律解决不确定项和升降舵故障。利用跟踪微分器解决“计算爆炸”问题,避免反步控制中对虚拟控制输入的高阶求导。最后,基于Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性,并通过仿真验证所提控制策略的有效性。     

三相电压型PWM逆变器在EPS电源系统中应用研究

针对EPS电源系统要求输出高质量电压波形的特点,提出了三相电压型PWM逆变器的一种电压电流双闭环控制方法,通过建立三相电压型PWM逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,利用电压外环实现对输出电压的稳定控制,电流内环实现对输出电流的控制,仿真证明该方法有效地改善了应急电源系统的动态响应及抗扰能力.     

输出误差约束的非线性系统的预定性能反步控制及应用

针对带有执行器故障、外界干扰与不确定参数的非线性系统的控制问题,提出自适应预定性能反步控制策略。首先,采用结构简单的障碍Lyapunov函数处理输出误差约束;其次,通过自适应律对不确定参数进行估计,并构造干扰观测器估计综合不确定,解决执行器故障、外界干扰与传统反步控制的"计算爆炸"问题;在此基础上设计预定性能控制器;再次,基于Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性、输出误差满足约束;最后,通过永磁同步电机仿真验证所设计的控制策略的有效性。     

基于扩张状态观测器的单电感双输出Buck变换器滑模解耦控制

针对单电感双输出Buck变换器输出支路在发生负载扰动时存在交叉影响严重、瞬态响应慢的问题,提出了一种基于扩张状态观测器（ESO）的滑模解耦控制策略.首先考虑负载扰动问题,将系统模型转化为输出电压偏差模型,设计了主路ESO对负载扰动进行估计,并将干扰估计信息补偿到主路开关管的改进型趋近律反步滑模控制器.其次考虑支路耦合问题,将一支路依据自抗扰范式拟合为独立系统,其中支路耦合项和外界扰动被视作总扰动,设计了支路ESO对其进行估计,基于干扰估计信息和滑模控制算法在支路开关管构造了滑模自抗扰控制器. 最后利用Lyapunov理论证明了主、支路控制器的闭环稳定性.仿真结果表明,该控制策略使得支路间的交叉影响显著减小,并提升了系统瞬态响应速度.     

升压型电池-超级电容复合电源的自适应滑模控制

针对升压型电池-超级电容复合电源的输出端超级电容电压不稳定、输入端电池电流波动大等问题,提出了一种自适应滑模控制策略。结合升压变换器的平均状态模型和超级电容特性建立了升压型电池-超级电容复合电源的动态模型。在此基础上,设计自适应观测函数并根据李亚普诺夫函数确定自适应规则。选取合适的滑模面,基于滑模面和自适应规则设计占空比函数。考虑复合电源的工作需求,分别针对恒流和恒压控制设计比例因子。搭建实验台进行测试,实验结果表明:与PI控制策略相比,升压型电池-超级电容复合电源采用自适应滑模控制,能使系统快速达到稳定状态,在恒压控制和恒流控制条件下,系统的调节速度分别提高了88.8%与62.5%;在超级电容电压较低时,采用自适应滑模控制能有效抑制输出电压和电感电流波动,提升系统的安全性和可靠性。     

基于改进型滑模控制的光伏并网系统

为解决滑模控制中的抖振问题, 针对光伏并网控制系统, 设计了基于改进型滑模变结构的三相电压型逆 变器。 该方法首先找出准确的滑模切换函数, 推导了其切换函数的存在性; 然后对所得的滑模切换函数进行 “扩大冶, 通过自适应控制得到需增加的距离。 同时经 Matlab 平台搭建仿真模型进行实验验证, 对比分析滑模 变结构控制策略改进前后的瞬态性能。 结果表明, 改进后系统的输出电压较平稳, 总谐波失真降低到 0. 62%, 很好地解决了滑模控制中的抖振问题。     

输入时延下约束不确定系统的有限时间控制

针对一类具有非对称时变输出约束和输入时延的不确定非线性系统， 提出有限时间反步控制策略. 首先， 设计新型非线性变换函数将约束系统转化为无约束系统， 解决非对称时变输出约束问题； 其次， 为了处理反步控制的“计算爆炸”问题， 构造新型的有限时间滤波器， 且通过误差补偿机制消除滤波误差， 采用Pade近似法和中间变量补偿输入时延对控制系统的影响；再次， 根据Lyapunov理论证明闭环系统的实际有限时间稳定性， 且输出不会违反约束； 最后， 通过滤波器的对比仿真和机械臂系统的仿真验证新型滤波器和有限时间控制策略的有效性.     

热连轧液压活套不确定系统的滑模控制

针对一类多输入多输出热连轧液压活套不确定系统设计了滑模控制器.首先利用特殊线性变换将原不确定系统化成标准形式,然后基于Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(LMI)技术给出了滑模面函数,根据滑模到达条件设计了一种新的控制策略,并且给出了理论性证明.最后仿真结果表明,该控制器可使活套控制系统获得较好的控制效果,有效地提高热轧带钢精轧机活套系统的控制精度,并使活套系统迅速达到平衡稳定状态.该控制器具有很强的鲁棒性能,非常适合于复杂的活套系统.     

基于新型趋近律的板球系统反步滑模最优控制

针对板球系统控制精度低、鲁棒性差和响应慢等问题，提出一种基于新型趋近律的反步滑模最优控制方案.首先，用跟踪误差与虚拟控制量设计滑模面；其次，将反步法与滑模控制相结合设计新型趋近律，由此设计控制器；然后，采用Lyapunov理论证明整个系统的稳定性；最后，通过改进粒子群算法寻找一组新型趋近律的最优参数，实现最优控制.仿真实验结果表明，提出的控制策略能消除误差提高系统控制精度，系统调节时间为0.2 s，能加快系统响应速度，增强了系统鲁棒性，较好地抑制了抖振，验证了所提控制方案的可行性.