具有不可微输入信号的改进型重复变结构控制

针对一类具有结构不确定性和周期性外部扰动的非线性系统,提出了一种改进型重复变结构控制（modified repetitive variable structure control, MRVSC）算法。在传统积分滑模面的基础上构造了改进型积分滑模面（modified integral sliding mode surface, MISMS）。基于MISMS,采用Lyapunov方法设计的MRVSC算法保证了非线性系统的运动轨迹在有限时间内到达MISMS并保持在MISMS上,并且使得滑模动力学系统变为重复控制系统。根据重复控制系统的稳定性条件及灵敏度函数选择MISMS的参数。仿真结果显示,与传统积分滑模控制算法进行比较,MRVSC算法使得非线性系统具有更好的跟踪性能。     

控制受限的BTT导弹反演自适应滑模控制研究

针对具有非匹配不确定性的倾斜转弯 (bank to turn, BTT)导弹在控制受限情况下的鲁棒控制问题,提出了一种自适应滑模反演控制方法。反演设计的每一步中,采用自适应算法对不确定性的上界进行估计,给出了具有范数型切换函数的连续的自适应滑模控制律。在实际控制量的设计中显式地考虑了控制量的饱和特性,保证了系统在控制饱和时的稳定性,并采用Lyapunov稳定性理论证明了跟踪误差最终有界。仿真结果表明,在气动参数摄动和控制量存在饱和的情况下,本文的控制方法仍能快速、准确地跟踪指令信号,具有较强的鲁棒性。     

一类不确定时滞系统的滑模控制

考虑了一类同时存在状态不确定性和控制不确定性的时滞系统的滑模控制问题,通过采用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,而且滑模控制律和滑模面的设计可以利用线性矩阵不等式的解得到,证明了该滑模控制律能保证状态轨迹被驱动到指定的切换面上。仿真实验表明了算法的有效性。     

基于TCP/AQM的离散滑模控制器设计

基于网络拥塞控制有效的主动队列管理算法(AQM),设计了一种鲁棒的离散滑模控制器(DSMC).针对实际网络中离散化的采样系统和定期更新等运行特点,将TCP动态拥塞窗口模型离散化,考虑该模型存在的网络延迟及流量扰动等参数不确定等特点,采用鲁棒性较好的滑模控制器.在控制器的设计中,构造了包含起始点滑模面,缩短到达时间;假设不确定扰动的最大上界,采用等效控制设计控制律;然后给出了系统的稳定性分析.仿真结果表明该控制器能够获得较快的响应速度和稳定的队列长度,在网络参数变化时仍能获得很好的鲁棒性.     

一类非线性系统的滑模控制稳态精度研究

针对一类非线性系统的线性滑模控制和Terminal滑模控制稳态精度问题,分析使用饱和函数代替滑模控制律中符号函数的线性滑模控制和Terminal滑模控制系统的稳态误差与饱和函数宽度的数值关系,得出两者的数学表达式,为协调既削弱滑模控制的颤振又保证稳态精度的滑模控制系统的饱和函数宽度的选择提供了理论依据。定量地比较线性滑模控制和Terminal滑模控制的稳态精度,得出了Terminal滑模控制比线性滑模控制有更好稳态精度的结论,通过数值仿真算例证明理论分析的正确性。     

永磁直线同步电机二阶滑模控制仿真研究

针对机床进给系统中永磁直线同步电机在运行过程中,易受系统参数变化、负载扰动及端部效应等不确定性因素影响的特点,设计了二阶滑模速度和电流控制器.在出现参数和推力变化时,为保证动子速度严格跟踪其参考信号,同时消除磁阻作用和推力波动,分别独立选取速度和直轴电流控制的滑模量.控制律采用二阶滑模的螺旋算法,二阶滑模将不连续控制作用于变量的高阶微分上,理论上可消除抖振.仿真和实验结果表明该策略具有较强的速度跟踪性能,对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,同时有效地削弱了抖振现象.     

塔式起重机的神经网络滑模防摆控制

针对塔式起重机存在的负载摆动, 分析塔式起重机的动力学模型, 提出了一种基于遗传算法的塔式起重机神经网络滑模防摆控制新方法. 利用RBF神经网络输出逼近系统的不确定项, 并运用遗传算法优化滑模控制器的参数, 使得参数的收敛速度加快. 该方法削弱了滑模控制系统的高频抖振, 提高了系统的控制性能, 改善了系统的控制品质. 仿真结果表明方法的有效性和可行性.     

一类不确定离散网络系统的全局滑模控制

针对动态传输控制协议(transmission control protocol, TCP)网络的拥塞问题,基于离散全局滑模控制理论设计了一种主动队列管理(active queue management, AQM)算法,该算法消除了滑模控制的到达阶段,保证网络系统在整个控制过程中的鲁棒性。为了减弱离散指数趋近律的抖振现象,给出了一种改进的滑模趋近律,使得复杂的网络系统具有良好的性能。仿真结果验证了所设计的控制器对活动的TCP连接数、链路带宽及往返时延的不确定性具有很强的稳定性和鲁棒性。     

空间绕飞任务中航天器姿态跟踪的鲁棒控制

研究了空间绕飞任务中从航天器对主航天器进行观测时的姿态跟踪控制问题,提出了综合考虑挠性、外部扰动和参数不确定性等因素的输入饱和鲁棒控制器设计方法。根据主、从航天器的质心相对运动信息,解算出了从航天器的期望跟踪姿态。为保证从航天器跟踪期望姿态时控制器的有界性和强鲁棒性,将文献中已有的一种一阶滑模姿态调节控制器推广到了姿态跟踪的情况。进一步,为消除一阶滑模控制的高频抖振问题,将姿态跟踪问题转化成了标准的二阶滑模控制问题,提出了一种连续的二阶滑模姿态跟踪控制器。仿真结果表明,本文算法能有效实现绕飞过程中的姿态跟踪,同时具有强鲁棒性。     

基于自适应变结构控制的机器人系统仿真研究

针对机器人系统的参数与非参数不确定性，提出一种新颖的控制策略。将自适应滑模变结构理论应用于机器人轨线跟踪控制，鲁棒增益自适应调整，Lyapunov直接法分析证明系统可实现全局渐近稳定。在保持渐近稳定性的前提下，引入平滑饱和函数，有效改善控制的暂态品质和震颤现象。仿真结果表明系统估计参数收敛，并有较高的鲁棒性和精确性。     

直接力导弹的模型参考自适应滑模控制器设计

针对导弹直接力/气动力复合控制的特点,提出了一种基于参考模型的自适应滑模控制方案.该设计方法针对系统所存在的不确定性,在滑模控制中引入了自适应参数调节律和模糊控制规则,采用自适应律逼近模型摄动和外界干扰的上界,采用模糊调节律有效减弱了一般变结构控制系统的抖颤问题,既进一步增强了系统的鲁棒性,又提高了自适应参数收敛过程中的跟踪精度.仿真结果表明,所提出的控制方案对机动指令具有较好的跟踪效果,适用于直接力/气动力复合控制导弹的控制系统设计.     

积分补偿的滑模控制器设计方法

对于一类具有不确定性扰动的非线性系统,提出了一种积分补偿的滑模控制器设计方法。为消除抖动现象,在切换面的邻近设置一边界层,在边界层外部,采用滑模控制方法驱动系统状态进入边界层。在边界层内部,在传统连续控制的基础上,引入积分补偿作用,以改善系统的稳态性能。对控制系统的稳定性进行了分析,并以倒立摆为对象进行了仿真验证,结果表明该控制方法是有效的。     

伺服系统模糊滑模控制器的设计与仿真

将模糊逻辑控制与滑模控制相结合，给出了一种模糊滑模控制器的设计方法。并针对伺服系统具有参数变化范围大、干扰源多等特点，设计了基于模糊滑模控制的伺服系统的结构。最后将该方法用于某机器人的机械臂的控制，并在参数大范围变化、正弦扰动作用等条件下进行了仿真。仿真结果表明，模糊滑模控制能有效地削弱传统滑模控制的“抖动”现象，并且在一定条件下具有很强的鲁棒性。     

汽车转向/防抱死制动系统的协调控制研究

协同控制结构由执行级和协调级组成。在执行级中,设计基于最佳滑移率的汽车防抱死制动可调节滑模控制器。针对滑模控制中固有抖振缺陷,自动适时调节控制参数增益以消弱抖振。此外,设计基于鲁棒自适应控制的横摆力矩控制器和主动前轮转向控制器力求改善汽车动态响应、鲁棒自适应性和稳定性。在协调级中,设计适用于复杂工况的制动力分配策略,并提出一种协调控制转向系统和制动系统的新方法。最后用仿真结果验证所设计控制算法的稳定性和有效性。     

基于GA的非线性电机自适应模糊滑模控制器设计

提出一种基于GA的自适应模糊积分型滑模控制策略,并将其用于具有非线性动态摩擦力的单轴运动控制系统中.控制器由自适应模糊控制项和补偿控制项组成,自适应模糊控制项用来逼近理想滑模控制律,补偿控制项用来补偿逼近偏差,利用李亚普诺夫稳定性理论推导出模糊规则和补偿控制项中逼近偏差边界在线自适应律,采用遗传算法优化自适应律中参数.仿真和实验结果表明了该控制策略的有效性.     

Disturbance observer based time-varying sliding mode control for uncertain mechanical system

It is now well known that the time-varying sliding mode control (TVSMC) is characterized by its global robustness against matched model uncertainties and disturbances. The accurate tracking problem of the mechanical system in the presence of the parametric uncertainty and external disturbance is addressed in the TVSMC framework. Firstly, an exponential TVSMC algorithm is designed and the main features are analyzed. Especially, the control parameter is obtained by solving an optimal problem. Subsequently, the global chattering problem in TVSMC is considered. To reduce the static error resulting from the continuous TVSMC algorithm, a disturbance observer based time-varying sliding mode control (DOTVSMC) algorithm is presented. The detailed design principle and the stability of the closed-loop system under the composite controller are provided. Simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithm.     

一类不确定离散非线性系统的边界层自适应模糊滑模控制

研究了一类不确定离散非线性系统的模糊滑模控制问题,提出了一种基于边界层模糊自适应的模糊滑模控制方法.首先,在系统非线性动态函数上界已知的条件下,给出了系统的准滑模控制律设计,证明了系统的闭环稳定性.引入一个滑模边界层可调参数,在边界层外施加准滑模控制律;在边界层内,去掉准滑模控制律,施加模糊逻辑控制.边界层参数用模糊逻辑系统进行在线自调节,消除了系统处于准滑动模态时的高频抖振.数值仿真结果证明了所设计控制律的优点和有效性.     

机械臂模糊超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制

针对工业机械臂模型误差和外部干扰等不确定性因素对末端轨迹跟踪精度的影响,设计了一种新的模糊自适应超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制方法。基于机械臂动力学模型,设计一种新的非奇异终端滑模面,采用超螺旋算法设计二阶滑模控制律;为解决滑模控制只能在已知扰动边界的情况下对匹配扰动进行补偿问题,结合模糊推理算法实现对系统未知不确定性的在线补偿,采用Lyapunov理论证明了闭环控制系统的稳定性。仿真与实验对比表明：该控制方法可使机械臂在复杂不确定性因素下实现末端轨迹精确跟踪,并对系统抖振现象进行有效抑制。     

Global robust optimal sliding mode control for uncertain affine nonlinear systems

The problem of robustifying linear quadratic regulators (LQRs) for a class of uncertain affine nonlinear systems is considered. First, the exact linearization technique is used to transform an uncertain nonlinear system into a linear one and an optimal LQR is designed for the corresponding nominal system. Then, based on the integral sliding mode, a design approach to robustifying the optimal regulator is studied. As a result, the system exhibits global robustness to uncertainties and the ideal sliding mode dynamics is the same as that of the optimal LQR for the nominal system. A global robust optimal sliding mode control (GROSMC) is realized. Finally, a numerical simulation is demonstrated to show the effectiveness and superiority of the proposed algorithm compared with the conventional optimal LQR.     

同时含状态和输入时滞系统的最优滑模控制

研究了一类线性时滞系统的变结构控制器的设计问题。为了简化变结构控制器的设计,首先通过非奇异线性变换将含状态时滞和输入时滞的线性系统化为无时滞系统。其次,在新坐标下,设计变结构控制器。结合二次型性能指标最优控制方法,给出了线性无时滞系统最优滑模的综合设计方法。引入趋近律方法设计控制律,有效的削弱了抖振并能保证系统在有限的时间内到达滑模面。最后,提出并证明了原系统渐近稳定的充分条件。仿真例证了该方法的有效性。