二阶系统模糊变结构控制器设计及稳定性分析

采用滑模变结构控制时不可避免会产生抖振问题,尤其是对于那些变参数及具有不可测量持续扰动的系统,通过常规方法难以克服抖振对系统控制性能带来的不利影响。为此将模糊控制与滑模变结构控制相结合,设计了一种模糊变结控制器,既保持了变结构控制的鲁棒性及快速性,又能较好地消除抖振现象,并利用描述函数法分析了该控制系统的稳定性。最后通过一个具体的导弹变系数二阶控制系统的应用实例验证了该控制器的性能。     

一种基于改进趋近律的离散变结构控制方法

研究了使用离散指数趋近律方法设计的离散时间控制系统中存在的抖振现象。为了减小这种抖振现象,提出了一种改进的离散趋近律设计方法,而且给出了趋近律的参数选择原则。仿真结果表明：在使用该改进趋近律方法设计的离散时间变结构控制器的调节下,系统的运动状态最终趋近于原点,还可使系统状态保持步步穿越切换面,提高了控制系统的鲁棒性。     

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。     

广义双线性系统的变结构控制

利用广义Lyapunov函数方法研究广义双线性系统的变结构控制问题.首先,考虑确定的广义双线性系统,通过引进滑动模动态补偿器来选取切换面,进而设计变结构控制器以保证闭环系统的渐近稳定性.其次,用类似的方法给出了不确定广义双线性系统的变结构控制设计,有效地解决了不确定广义双线性系统的变结构控制问题.最后,通过数值算例说明了设计方法的合理性和有效性.     

一种基于二阶滑模的柔性运载火箭姿态控制

为了实现柔性运载火箭的高精度姿态控制,针对传统滑模控制中存在的抖振问题,提出了一种新型的二阶滑模变结构控制方案,并利用超螺旋算法得出控制律.在运载火箭的飞行过程中,运载火箭姿态控制系统是具有参数不确定和外界干扰的复杂系统,该方法在保证控制系统鲁棒性的前提下,有效地削弱了抖振现象,从而避免了激发出箭体高频弹性模态,能够较好的改善控制系统的动态响应性能.仿真结果表明,该方法在运载火箭姿态控制中取得了较好的控制效果,同时具有较强的鲁棒性.     

X-Cell50直升机非线性控制系统仿真研究

基于非线性分散控制理论,设计了X-cell50微型直升机垂直飞行的姿态稳定非线性控制系统。该控制系统的设计不依赖对象精确数学模型,控制器结构简单易于实现,所包含的积分环节补偿了系统内部的各种未知因素以及外部扰动。仿真结果与变结构滑模控制相比,不仅避免了滑模控制存在的输出稳态误差和控制信号的抖振现象,而且当直升机存在外部干扰和内部参数变化时对其姿态稳定性能的控制具有很强的鲁棒性。     

激光制导炸弹的神经网络鲁棒控制

针对激光制导炸弹滚转控制通道的时变特性,基于神经网络具有定性和定量多模态控制能力能够实现多个常规控制器的功能,融合炸弹投放过程中的多种工作状态参数信息,设计了非线性神经网络控制器,给出神经网络控制器与常规控制器的功能等价性分析。该控制器具有鲁棒性,能适应时变系统参数大范围的变化,而且方法简单,实现容易。利用该方法对某型激光制导航空炸弹进行仿真,并与炸弹的变结构控制器相比,从根本上解决了变结构控制器的抖振问题,结果表明,该神经网络控制器具有良好的控制性能。     

汽车ABS滑模变结构控制方法的研究

"边界层"法被认为是一种常用的有效的汽车ABS滑模变结构控制方法。"边界层"法虽然可以削弱系统的抖振,但是它同时也消除了滑模变结构控制的鲁棒性的优点,针对这一缺点提出了采用改进的指数趋近率的滑模变结构控制方法,该方法具有抖振小及良好的鲁棒性的优点。对采用该指数趋近率的汽车ABS滑模变结构控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明,该方法在汽车ABS的控制中是有效的。     

严格反馈型随机非线性系统输出反馈滑模控制

研究了一类带有不确定性参数的严格反馈型随机非线性系统的输出反馈镇定问题,主要是采用变结构滑模控制方法(SMC)来设计镇定控制器。首先根据系统的结构和输出状态构造了随机非线性状态观测器,并针对结构参数的不确定性,采用梯度自适应调节律,然后基于系统的观测状态选择滑动模切换流形,给出了不含噪声激励的变结构控制律,并证明滑动模的可达性和闭环系统滑模运动的稳定性,最后讨论了滑模控制的抖振抑制问题。通过系统仿真,与其它鲁棒控制方法进行比较,证明了本方法不仅能够有效地镇定该类随机非线性系统,并且具有一些更好的控制性能。     

单输入网络化控制系统的时延补偿滑模控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延问题,提出了一种离散滑模控制方法。基于一类线性时不变被控对象的单输入网络化控制系统离散模型,构造了具有时延补偿的滑模面。通过系统状态预估及对状态运动的分析,设计了可以完全消除系统抖振的滑模控制器。李亚普诺夫方法证明了该控制器能使系统状态在不产生抖振的前提下收敛于滑模面,并保证系统的渐近稳定,同时不要求网络诱导时延小于一个采样周期。以位置伺服系统为对象的仿真实例验证了该设计方法的有效性。     

不确定时滞系统的二次稳定无记忆变结构控制

根据变结构控制 ( VSC)方法及 Lyapunov稳定性理论研究一类不确定性时滞系统的无记忆变结构控制问题 ,所得的变结构控制器保证了切换函数的二次稳定性 ,并避免控制信息号颤振 .此外 ,还推出了一种具有不确定性范数上界自适应估计器的自适应变结构控制器 .仿真结果验证了所得结果的有效性和合理性.     

Decentralized adaptive fuzzy control of time-delayed interconnected systems with unknown backlash-like hysteresis

The problem of decentralized adaptive fuzzy control for a class of time-delayed interconnected nonlinear systems with unknown backlash-like hystersis is discussed. On the basis of the principle of variable structure control （VSC） and by using the fuzzy systems with linear adjustable parameters that are used to approximate plant unknown functions, a novel decentralized adaptive fuzzy control strategy with a supervisory controller is developed. A general method, which is modeled the backlash-like hysteresis, is proposed and removes the assumption that the boundedness of disturbance, and the slope of the backlash-like hystersis are known constants. Furthermore, the interconnection term is supposed to be pth-order polynomial in time-delayed states. In addition, the plant dynamic uncertainty and modeling errors are adaptively compensated by adjusting the parameters and gains on-line for each subsystems. By theoretical analysis, it is shown that the closed-loop fuzzy control systems are globally stable, with tracking error converging to zero. Simulation results demonstrate the effectiveness of the approach.     

基于广义卡尔曼滤波的飞机防滑刹车变结构控制

飞机防滑刹车控制的关键是控制机轮的滑移率，为了使机轮工作在最佳滑移率，得到最大结合系数，提出了一种基于滑移率控制的防滑刹车变结构控制律。由于飞机滑跑时的真实速度很难测量，为此采用广义卡尔曼滤波器得到飞机刊车系统非线性模型的状态估计，状态估计值作为防滑刹车控制器的输入。计算机仿真结果显示该控制律改善了飞机的防滑刹车性能，具有较强的鲁棒性。     

线性时滞系统主动容错H∞控制

采用一种具有广义内模控制结构的反馈控制器,研究一类线性时滞系统的主动容错H∞控制问题。针对可由外系统描述其动态行为的故障,设计了基于观测器的故障估计器,并在此基础上将在线故障估计信息用于控制器的故障补偿,提出了基于广义内模控制的主动容错控制系统设计方法。应用时滞系统有界实引理,推导并证明了问题可解的依赖于时滞的充分条件,给出了这类主动容错控制系统设计的具体步骤。算例验证了该方法的有效性。     

有不确定未知界的相似组合系统的变结构控制

针对一类具有不确定性的相似组合系统,提出了一种变结构控制设计方法.不确定项存在于子系统的内部及各子系统的互联项中,可以是非线性或时变的,且满足匹配条件,有界但界未知;利用自适应技术估计了系统的不确定性;利用Lyapunov稳定性定理证明了系统的状态收敛于滑模超平面.最后用一个仿真实例证明了提出方法的正确性和有效性.     

具有非匹配不确定性相似组合系统的分散鲁棒控制

针对一类具有非匹配不确定性的相似组合系统 ,基于块控原理提出了一种变结构控制设计方法。不确定项存在于各子系统的互联项中 ,可以是非线性的或时变的 ,不满足匹配条件 ,但有界 ;利用反演设计方法来处理系统中的非匹配不确定性 ,再用变结构控制方法来改善系统的性能 ;然后 ,利用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的信号为最终一致有界且系统的状态收敛于滑模超平面的邻域。最后 ,用一个仿真实例证明了所提出的方法的正确性和有效性。     

New variable structure control for MIMO nonlinear system based on I/O linearization

A novel variable structure control (VSC) with new rapid-smooth reaching law (RSRL) and new rapid-convergent sliding mode (FCSM) is proposed, which is based on analysis of normal VSC system. When it is used for an MIMO nonlinear system, we combine the method of Input/Output linearizing (I/O L) with VSC. After analyzing the robustness of the MIMO nonlinear system, we use this novel controller for Precision One Robot position control system. Simulation provides a quite satisfactory performance with uncertainties and external disturbances.     

基于内模原理的变结构最优容错控制

针对系统中发生传感器故障和/或执行器故障的情况,兼顾考虑故障对系统内部状态和外部输出的影响,提出了一种物理上可实现的变结构动态最优容错控制方法.该方法首先利用内模原理设计了故障补偿器以补偿故障对系统输出的影响,然后利用Riccati矩阵方程设计了故障情况下的最优容错控制律.为了解决最优容错控制的物理不可实现问题,采用一种新型的降维故障诊断器,在实现故障诊断的同时完成了对系统状态的观测.最后给出了根据故障的发生情况进行变结构调节的动态最优容错控制的设计步骤.仿真结果验证了该方法的有效性和可靠性.     

基于动态逆的大空域靶弹高度控制系统设计

针对纵向运动模型,提出了一种采用神经网络自适应逆控制设计靶弹高度控制系统的方法。该方法利用神经网络经离线训练实现非线性系统的逆,通过基于变结构控制的方法得到控制律自适应的补偿逆误差和系统的动态特性变化引起的误差。通过对大空域靶弹的全弹道仿真表明,该控制方法具有较好的控制能力和较强的鲁棒性。