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.     

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。     

非匹配不确定时滞系统的自校正滑模控制

针对一类不匹配、不确定并具有状态时滞的多输入多输出线性系统,基于线性矩阵不等式理论提出一种新的自校正滑模控制方法。该方法利用线性矩阵不等式给出滑动模态存在的充分条件,使系统在滑动模态运动下对于存在的不匹配不确定性扰动以及状态时滞具有完全不变性。引入双极性Sigmoid函数代替符号函数并根据Lyapunov稳定性理论设计了具有自适应能力的滑模控制器,在自适应律的作用下Sigmoid函数的边界层厚度以及切换增益可根据系统状态进行自适应调节,从而改善了滑模控制器输出量过大以及抖振等现象。基于Lyapunov理论证明了该方法的稳定性,最后通过仿真实验进一步验证了该方法的可行性及有效性。     

基于微分对策的非仿射导弹学习滑模制导

针对具有非仿射形式的导弹截机动目标问题，研究了一类基于微分对策的非仿射学习滑模制导方法。首先，构建辅助系统，将制导系统转化为增广控制仿射形式；针对目标未知机动造成的扰动项，设计自适应滑模控制策略，鲁棒匹配扰动部分的同时使系统状态沿着预设滑模面进入滑动模态运动。然后，针对带有非匹配扰动部分的等效滑动模态系统，利用评价网络在线学习最优微分对策控制策略，使系统满足预设性能指标，并通过Lyapunov方法证明闭环系统有界。最后，仿真结果表明导弹能够成功拦截目标，证明了所提制导律的有效性。     

具有全扰动的不确定多时滞系统的鲁棒H∞控制

研究一类同时存在状态和控制输入不确定性的时滞系统基于观测器的鲁棒H∞控制问题.系统的不确定性参数是时变的,但其结构已知.通过构造观测器,并利用观测器状态进行反馈控制,使系统不仅鲁棒镇定,且具有一定的H∞性能.鲁棒H∞控制器的设计可通过求解两个线性矩阵不等式得到.并将结果推广到了多时滞情形.     

考虑双时滞特性的半主动悬架系统道路友好性仿真研究

针对半主动悬架系统普遍存在的时滞特性,利用Matlab/Simulink建立可分析双时滞特性对基于混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性影响的仿真模型,分析各时滞参数匹配关系对半主动悬架系统的车辆一路面动态载荷的影响,并利用动态载荷系数、动态载荷应力因子道路友好性指标评价了具有时滞特性对基于混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性影响.研究结果表明在不考虑传感器时滞时,阻尼器的时滞参数设定为0.005-0.007s时可使半主动悬架系统具有较好的道路友好性;得到了最优道路友好性带形区域,即当同时考虑传感器和阻尼器时间滞后参数匹配关系时,两时间滞后设定在由L1和L2构成的最优道路友好性带形区域内时,可有效提高半主动悬架系统的道路友好性.     

参数未知非线性混沌系统的自适应反演滑模控制

针对一类含有非匹配未知参数和非参数不确定性的混沌系统,基于自适应反演和滑模控制方法,研究自适应反演滑模控制策略,实现了不确定混沌系统的调节问题。与现有自适应控制相比,允许系统存在非匹配未知参数和非参数化的不确定性,增强了控制系统的鲁棒性。仿真算例证明了理论研究成果的正确性和鲁棒性。     

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.     

一类时滞不确定性系统的鲁棒H2/H∞状态估计

研究了一类时滞不确定性系统的状态估计问题 ,其中系统的参数不确定性是时变和模有界的。首先证明了时滞不确定性系统二次稳定且H∞ 范数小于指定的上界的充分条件 ,然后利用修正的Riccati型不等式推导了使得估计系统同时满足二次稳定和鲁棒H2 /H∞ 性能的线性估计器存在的充分条件 ,通过求解两个代数Riccati方程的正定解 ,得到了该估计器的参数表示。仿真试验表明了该设计方法的有效性和可行性。     

中立型系统的时滞相关非脆弱H∞控制

讨论中立型系统的时滞相关非脆弱H∞控制问题.利用最近提出的积分不等式,针对非脆弱控制器的加性与乘性不确定性两种形式,获得了中立型系统在非脆弱控制器作用下不仅内部渐近稳定而且具有给定的H∞扰动抑制水平的时滞相关条件.利用这一务件,给出了非脆弱控制器的设计方法,该方法不要调节参数,利用Matlab的LMI工具箱求解方便,数值仿真说明了方法的有效性.     

Integral sliding mode control of time-delay systems with mismatching uncertainties

A linear matrix inequality (LMI)-based sliding surface design method for integral sliding mode control of uncertain timedelay systems with mismatching uncertainties is proposed.The uncertain time-delay system under consideration may have mismatching norm bounded uncertainties in the state matrix as well as the input matrix.A sufficient condition for the existence of a sliding surface is given to guarantee asymptotic stability of the full order sliding mode dynamics.An LMI characterization of the sliding surface is given,together with an integral sliding mode control law guaranteeing the existence of a sliding mode from the initial time.Finally,a simulation is given to show the effectiveness of the proposed method.     

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。     

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.     

时滞时变AUV的模糊变结构控制

针对自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)具有时变的水动力学系数的现象,为了实现其鲁棒控制,设计了一个模糊变结构控制器.该控制器以变结构控制的切换函数及其变化率为模糊控制器的输入,以变结构控制律的变化率为模糊控制器的输出.为了提高控制器的性能,引入了压缩扩张隶属度函数.通过将该控制器和均分隶属度函数模糊变结构控制器、准滑模控制器的仿真对比,证明了设计的控制器具有更好的性能.数值仿真表明,该控制器能很好地实现对具有控制输入时滞和时变水动力系数AUV的深度控制,且稳定后基本无抖振现象.     

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。     

飞行器自适应反推Terminal滑模轨迹跟踪控制

飞行器非线性动力学模型通常包含由未知外界干扰和未建模动态构成的非匹配不确定性。针对建立的飞行器纵向运动仿射非线性模型,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer, NDO)的自适应反推非奇异终端滑模(adaptive backstepping nonsingular terminal sliding mode,AB-NTSM)轨迹跟踪控制方法。设计非线性干扰观测器对未知干扰进行观测补偿,无需干扰上界先验知识。设计未建模动态自适应律,提高控制器对系统不确定性的鲁棒性。对3种不同情况的仿真表明,干扰观测器能够实现对不同干扰精确观测,仅在干扰突变时有较大观测误差。在不确定性影响下,采用提出的控制方法,系统能够实现对指定轨迹的稳定跟踪,并有效消除控制信号的抖振。     

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。     

Discrete sliding mode prediction control of uncertain switched systems

The robust stabilization problem for a class of uncertain discrete-time switched systems is presented. A predictive sliding mode control strategy is proposed, and a discrete-time reaching law is improved. By applying a predictive sliding surface and a reference trajectory, combining with the state feedback correction and rolling optimization method in the predictive control strategy, a predictive sliding mode controller is synthesized, which guarantees the asymptotic stability for the closed-loop systems. The designed control strategy has stronger robustness and chattering reduction property to conquer with the system uncertainties. In addition, a unique nonswitched sliding surface is designed. The reason is to avoid the repetitive jump of the trajectories of the state components of the closed-loop system between sliding surfaces because it might cause the possible instability. Finally, a numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed theory.     

Finite-time tracking control for motor servo systems with unknown dead-zones

A finite-time tracking control scheme is proposed in this paper based on the terminal slid- ing mode principle for motor servo systems with unknown nonlinear dead-zone inputs. By using the differential mean value theorem, the dead-zone is represented as a time-varying system and thus the inverse compensation approach is avoided. Then, an indirect terminal sliding mode control （ITSMC） is developed to guarantee the finite-time convergence of the tracking error and to overcome the singu- larity problem in the traditional terminal sliding mode control. In the proposed controller design, the unknown nonlinearity of the system is approximated by a simple sigmoid neural network, and the ap- proximation error is diminished by employing a robust term. Comparative experiments on a turntable servo system are conducted to show the superior performance of the proposed method.     

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。