基于Kalman滤波的力矩电机直驱转台系统数字滑模控制

针对含有测量噪声和过程噪声的力矩电机直驱转台伺服系统,提出一种基于卡尔曼滤波器的数字滑模控制策略。首先,考虑到现有控制多采用计算机进行离散数字控制,首先将力矩电机伺服系统的数学模型进行数字离散化;其次,对离散化系统设计基于指数趋近率的软切换滑模控制器;最后,将设计的滑模控制器信号和带噪声的输出通过Kalman滤波器,得到系统最终输出信号。仿真实验结果表明:所设计的控制器对系统的噪声具有很强的鲁棒性和跟踪性能。     

Lurie系统的输出反馈H_∞滑模控制

研究了不确定Lurie系统的输出反馈滑模控制与Lurie系统的输出反馈H∞滑模控制问题,并证明了设计的切换面的可达性,基于Lyapunov稳定性理论给出了系统渐稳的充分条件.     

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.     

气动位置伺服系统的建模与控制

提出采用系统辨识和系统频率特性分析相结合的方法建立气动位置伺服系统的数学模型，研究了系统采用离散线性二次最优控制和极点配置自校正自适应控制的两种情况。所得结果为气动位置伺服系统控制补偿器的设计提供了依据。     

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。     

阀控电液位置伺服系统滑模反步控制方法

针对阀控电液位置伺服系统的非匹配干扰抑制问题,将滑模控制理论与反步递推控制器设计方法相结合,提出一种滑模反步递推控制方法;在滑模反步递推控制算法设计过程中,提出一种新的光滑连续的滑模控制律;对所提控制算法的稳定性及跟踪误差的收敛性进行理论及定量分析,并对该控制方法的可行性及有效性进行联合仿真验证。研究结果表明:该算法能够有效抑制未知非匹配干扰与输出抖动,其跟踪效果明显优于反步控制器以及PID控制器的跟踪效果。     

防空武器站模糊自适应滑模位置控制设计方法

针对特种防空武器站伺服系统负载变化范围大、发射扰动力矩强和跟踪精度要求高等特点,提出了一种模糊调节的伺服系统滑模位置控制器设计方法. 采用滑模控制抑制参数摄动及外界干扰,采用模糊规则调节滑模趋近速度并削弱滑模抖振. 仿真和实验结果表明,该控制策略不仅保证了系统的响应速度和动态精度,而且对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性.      

仿真转台电液位置伺服系统精度影响因素分析

针对具体的仿真转台电液位置伺服系统,着重分析了液压马达摩擦非线性、框架间动力学耦合、反馈测量元件的分辨率误差和安装误差对转台电液位置伺服系统精度的影响。通过实验和仿真可以看出,摩擦阻碍了转台电液位置伺服系统高精度控制的实现,任何一个框架的运动都会对其余框架的伺服驱动系统产生干扰力矩并引起伺服系统误差,反馈测量元件的分辨率误差和安装误差直接反映在伺服系统输出上,对伺服系统的精度有直接影响。     

基于扩展状态观测器的伺服系统特征建模和自适应滑模控制

为抑制伺服系统中的转矩扰动和惯量变化对动态性能和稳态精度的影响,该文提出了1种基于扩展状态观测器(ESO)的伺服系统特征建模和自适应离散终端滑模控制方法。将伺服系统动力学模型中的摩擦力矩、转矩扰动和其他不确定性扰动归入集总扰动,并看作新的系统状态,设计ESO对其进行观测和补偿。在补偿后的广义被控对象基础上,通过采样其输入输出数据和在线参数辨识,建立伺服系统特征模型,并设计自适应离散终端滑模控制器。通过Lyapunov稳定性理论分析观测误差的收敛性,并证明跟踪误差的有限时间有界性。仿真结果表明,该文方法对转矩扰动有较强的鲁棒性,且能够适应20倍以内的转动惯量。     

阀控非对称缸系统鲁棒反馈线性化控制

针对阀控非对称缸液压系统存在不确定性和干扰问题,提出综合滑模变结构控制与反馈线性化控制的鲁棒反馈线性化控制策略.利用反馈线性化控制提高非线性系统控制精度,利用变结构控制补偿外界干扰与系统不确定性,并采用边界层法减少滑模变结构控制可能导致系统高频抖动.针对位移信号直接微分得到的加速度信号存在高频噪声问题,提出利用改进二阶滑模算法抑制干扰的影响.通过建立统一的阀控非对称缸液压伺服系统非线性数学模型,以时变负载力扰动为例对系统的动态特性进行了研究,结果表明:鲁棒反馈线性化策略能有效抑制外界的干扰和负载力扰动对液压位置追踪精度的影响,提高了液压控制系统的精度和鲁棒性.     

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.     

一类离散不确定系统自适应滑模输出反馈控制

研究了离散不确定系统的滑模输出反馈控制问题.考虑离散系统的不确定为非匹配不确定,且具有未知的范数界,通过设计死区自适应律,实现了对此不确定界的在线辨识.在此设计的基础上,基于快速输出采样(multirate output sampling)原理,对系统设计了具有不确定自适应的滑模输出反馈控制器,在所设计的控制器作用下系统渐近稳定.快速输出采样是通过设置输出采样频率大于输入采样频率,经过相应的运算得到系统的当前状态信息与系统前一时刻输入信息和当前输出信息具有一定的函数关系.最后通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性.     

电动造波机控制系统的研究

为在试验水池中精确模拟以“波浪谱”描述的海浪不规则波,给出了直接生成造波机运动控制所需的离散时间序列数的计算模型．基于通用计算机的开放式多轴运动控制器设计了电机伺服驱动的模拟不规则波造波控制系统,采用数字比例、积分、微分(PID)及速度前馈控制技术解决了系统所要求的高精度伺服位置控制和多电机同步控制问题,通过对离散时间序列数的样条光顺使伺服电机具有加速度连续的良好运动特性．系统的控制模型以自学习的方法对比反馈的实际波形进行输出位置量的矫正,以获得准确的模拟波浪．     

PMSM伺服系统的RBF网络自适应滑模控制

针对位置伺服系统的非线性、外干扰及参数摄动的不确定性,通过引入RBF神经网络对未知干扰和不确定性进行自学习,提高伺服系统的鲁棒性.为了分析伺服系统的不确定性,将系统模型划分为名义模型和不确定模型两部分.其中,名义模型采用状态反馈方法进行控制,不确定部分采用RBF网络作为滑模动态补偿器进行控制,解决了伺服系统不确定性上界难以测量的问题,降低了抖振.仿真结果验证了该设计方案的有效性.     

模糊滑动控制的一般方法(英文)

陈述了一种新的模糊逻辑控制方法,它可消除滑动控制所固有的抖动问题。方法的推导是将多开关滑动控制问题简化成等效的单开关问题。控制规律显示它是一种模糊滑动控制的一般方法。文献中的其他方法可由此法导出。模糊推理规则由两个输入变量组成。第一个输入变量是系统状态到所预定的状态空间中的超平面之间的方向距离;第二个输入变量的选择可根据应用而定,例如方向距离的导数、控制设计者所感兴趣的特定变量,或者某些状态变量的加权之和。这个新方法易于在高阶系统中实现,并且可以直接而明确地控制系统的动态过程。它消除了滑动控制和经典模糊滑动控制中的抖动问题。此外。新方法比其他类似方法的控制要简单。稳定性和性能分析显示了此法的有效性。此法已用于一带有典型驱动和反馈传感器的工业直流电机的位置控制之中。     

导引头稳定平台离散时间预设性能控制

针对现有离散时间预设性能控制方法对滑模趋近律依赖度高、抖振缺陷明显的难题,通过创建一种摆脱了滑模控制的设计新框架,为拦截弹导引头稳定平台提出了一种离散时间预设性能控制新方法。首先,设计一种离散时间性能函数对跟踪误差的收敛轨迹进行包络约束;然后,定义一种离散时间转换误差并将其用于构造一种新颖的反馈函数;设计离散时间控制律对新开发的反馈函数而不是转换误差进行镇定,不仅保证了所有跟踪误差均具有期望的预设性能,还摆脱了控制算法对滑模趋近律的依赖性,从根本上解决了控制抖振难题;最后,通过数值对比仿真验证了所提方法的有效性与优势。     

基于滑模与状态反馈模糊加权控制的气动伺服焊枪柔性接触研究

在焊枪电极接近运动过程中,期望接近速度大且在接触面附近快速降速以减小接触时的冲击力,实现一种柔性接触,对于提高焊接的效率和质量具有很重要的作用. 滑模控制虽然能有效降低焊枪电极接触力,但所用时间较长. 本文将基于模糊逻辑的滑模与状态反馈加权控制运用到气动伺服焊枪系统中,在建立系统模型的基础上设计滑模切换函数和滑模控制律,通过极点配置的方法设计状态反馈控制器,之后基于模糊控制设计滑模与状态反馈模糊加权控制器,最后通过实验验证提出的控制策略. 实验结果表明设计的控制器控制效果优于最大量控制和滑模控制,可有效实现柔性接触.      

含转子位置信息的永磁超环面电机终端滑模控制

根据永磁超环面电机特殊的转子结构,建立了该电机的电磁参数方程,并推导了含行星轮转子位置信息的时变数学模型,应用状态空间法分析了该电机的周期波动特性。结合超环面电机的时变参数,完成了对其PI控制器的参数整定。结合行星轮自转引起的参数摄动,将闭环系统反馈得到转子位置信息引入到终端滑模控制器中,使控制器参数跟踪超环面电机的时变参数。将终端滑模控制与PI控制的仿真结果对比分析,结果表明：该控制策略有效地削弱了永磁超环面电机输出性能上的周期波动,并且具有良好的响应速度、抗干扰性和鲁棒性。     

多变量变结构控制系统的几何法设计

本文基于控制系统状态空间的几何分析方法,提出了用于一类多变量变结构系统的滑模控制方案.文中分析和讨论了任意配置开关矩阵C的可能性以及多变量变结构控制系统的滑模存在性和可达性,同时也给出了非全状态反馈系统的滑模控制条件.文中所列的算例表明了该滑模控制方案的有效性.