基于终端滑模的多关节机器人跟踪控制

针对具有不确定性干扰的多关节机器人系统的轨迹跟踪控制问题,利用终端滑模控制方法,给出了全局有限时间跟踪控制器设计;首先,根据多关节机器人动力学模型的特点,基于非奇异终端滑模控制技术并利用滑模设计思想,设计了轨迹跟踪滑模控制器;在该控制器的作用下,跟踪误差不仅能够在有限时间内从任意初始状态到达滑动面,而且也能在有限时间内沿着滑模收敛到原点;其次,由于所设计的控制器的非连续性,将会使得系统产生抖振现象;针对这个问题,利用修正的饱和函数来代替控制律中的符号函数,从而消除了系统的抖振问题;最后,仿真算例表明了该方法的有效性。     

含控制分配的积分滑模主动容错控制方法

针对重构故障不匹配情况下的多操纵面飞机控制问题,提出了一种基于控制分配的积分滑模主动容错方法. 采用一种新的在线控制分配律简化了滑模控制律设计,设计了积分滑模控制律以保证指令重分配时系统的稳定性,在重构故障匹配和不匹配情况下,推导并证明了含控制分配律的系统整体闭环稳定性. 仿真结果验证了所设计控制器的性能,有效实现多操纵面飞机的快速平稳控制.      

基于超螺旋滑模及前馈补偿的智能车侧向运动控制

智能车路径跟踪控制受到车辆参数摄动、场景多变等干扰,影响路径跟踪精确性,甚至引起控制系统不稳定.本文设计了考虑不确定性的二阶超螺旋滑模鲁棒控制算法,证明了控制系统的收敛性,并针对干扰问题设计了前馈补偿控制器以进一步提升控制系统的精确性.通过Carsim-Simulink联合仿真环境下的双移线、正弦路径跟踪控制,以及参数摄动情况下的路径跟踪控制,与传统一阶滑模控制对比,验证了所设计的超螺旋滑模控制器路径跟踪的精确性及鲁棒性.结果表明,面对智能车辆参数不确定、驾驶场景多变等情况,采用超螺旋滑模算法比传统滑模算法具有更好的鲁棒性和跟踪精度,超螺旋算法能有效地减弱传统滑模算法产生的方向盘抖振问题.最后,利用实车平台对进行了低速大曲率场景测试,验证所设计的超螺旋滑模算法控制器具有良好的路径跟踪精度.     

基于滑模控制的液位系统研究

探讨了滑模变结构控制的设计原理,设计了一种滑模控制器,实现了单输入单输出系统的控制,并利用MATLAB／SIMULINK搭建系统进行仿真,研究了基于滑模变结构控制的三容水箱液位高度控制器对于系统输人的跟踪效果．并与传统PID控制相比较,体现了滑模变结构控制的动态、稳态品质良好,对输入信号跟踪效果理想,鲁棒性好,比传统PID控制更为优越．     

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.     

非完整移动机器人的神经网络滑模自适应轨迹跟踪控制

针对非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题,提出了一种鲁棒项系数自调整的神经网络滑模自适应控制策略。首先由反推法设计运动学控制器;其次,基于滑模控制设计动力学控制器,利用径向基神经网络(RBF)自适应逼近系统非线性不确定性上界,实现鲁棒项系数自调整,克服了传统滑模控制鲁棒项设计需要已知系统不确定性上界的缺陷,实现了速度跟踪。李亚普诺夫稳定性定理保证了闭环系统的稳定性及跟踪误差的渐近收敛。仿真结果进一步验证了所提方案的可行性。     

一类非线性系统的模糊自适应反推滑模控制

针对一类具有非匹配不确定非线性系统,提出一种模糊自适应反推滑模变结构控制方法。首先利用模糊逻辑系统有效逼近系统的未知非线性,然后针对反推方法中需要对虚拟控制反复求导而存在的"微分爆炸"现象引入低阶滤波器,同时抑制非匹配不确定性的影响;最后设计一种积分终端滑模控制,解决了控制过程中的奇异问题,加快了远离平衡位置的系统状态收敛速度,保证了系统的收敛精度,同时削弱了传统滑模控制中存在的抖振现象。Lyapunov稳定性分析证明了所设计的控制器能够保证闭环系统的有限时间收敛。对比仿真结果显示系统状态跟踪效果较好,控制输入抖振现象削弱明显。     

基于线控技术的四轮转向全滑模控制

针对具有线控技术的四轮转向车辆,设计了一种全滑模控制器用于提高车辆的操纵稳定性.以前、后车轮转角作为控制输入,设计全滑模控制器使实际的质心侧偏角和横摆角速度跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度,通过在滑模面中加入跟踪误差积分项来消除稳态跟踪误差不为零的现象,并运用Lyapunov定理给出了全滑模控制器的稳定条件.最后通过2种车辆模型下不同工况的仿真分析,对比了传统前轮转向、常规滑模控制的四轮转向和全滑模控制的四轮转向的动力学响应,结果表明所设计的全滑模控制器不仅消除了稳态跟踪误差不为零的现象,而且提升了车辆抵抗外界干扰和系统参数摄动的鲁棒性.     

具有未知扇区非线性输入混沌系统的自适应滑模投影同步

研究了一类具有未知扇区非线性输入且含有未知不确定性和外部干扰的主从混沌系统的投影同步问题. 首先选择了一个合适的滑模面, 然后基于Lyapunov稳定性理论设计滑模控制器和自适应更新规则. 所设计的控制器不受未知不确定性和外部干扰的影响, 具有很强的鲁棒性. 通过对不确定主从Duffing-Holmes系统的仿真研究, 验证了所设计控制器的有效性.     

有刷直流电机自适应滑模控制器设计与实验

为了提高有刷直流电机低速控制的精确性,设计了基于扰动补偿的有刷直流电机转速自适应滑模控制器。首先,针对转速模型中摩擦力在转速快速变化过程中体现的快变特性和在线估计困难的特点,采用Stribeck稳态摩擦力模型,通过离线辨识模型参数的方式计算摩擦力;其次,针对负载扭矩等扰动的慢变特性,设计了扰动观测器对其进行在线估计,并证明了估计误差的有限时间收敛性及有界性;最后,设计了自适应滑模控制器对扰动进行补偿和误差反馈校正,进而实现精确的转速跟踪控制,并在Lyapunov稳定性框架下证明了闭环系统的稳定性。该控制器的开关增益仅与扰动观测器估计误差的上界相关,避免了一般滑模控制方法采用高增益来提高控制精度的问题,从而能够大大减小系统输入抖振现象,有利于工程实现。所提方法的稳态误差分别为PI、传统滑模控制器稳态误差的46%、63%,响应时间在0.15s以内,远小于PI、传统滑模控制器的响应时间,通过正弦参考信号跟踪实验,验证了所提方法在瞬态工况下具有很好的控制效果。实验结果表明,所设计的控制器能有效抑制摩擦力及负载扰动对电机控制带来的影响,能显著改善电机控制的稳态和瞬态性能,并且该方法能大大减小控制输入的抖振问题。     

离散滑模控制在发动机怠速设计中的应用

利用一种新的离散滑模控制方法, 设计了发动机怠速的离散滑模(DSM)控制器, 用已开发出的4缸、1.4L的AJR发动机怠速控制系统的非线性模型进行发动机怠速转速的控制. 实验结果表明, 与原机的控制器相比较而言, DSM控制器在跟踪期望怠速转速及抗干扰等方面具有优良的性能.     

模糊滑模控制交流调速系统

针对滑差频率矢量控制交流调速系统，提出并设计一种模糊滑模控制算法对速度环进行控制。该控制算法具备模糊逻辑控制和滑模控制两者的优点，并且较好地解决了滑动模态的抖动问题；同时该控制算法具有结构相对简单、容易实现、能使系统获得优良的动静态性能等特点。     

滑模控制中一类趋近律的改进

研究了滑模控制中趋近律的问题,提出了一类趋近律的改进方法。结合准滑动模态法与趋近律法,在改进了的具有变压缩系数的结合趋近律的基础上引入了“边界层”的概念,此控制策略在“边界层”外采用趋近切换控制,在“边界层”内采用线性化反馈控。实例仿真表明,改进后的趋近律法可以有效地消除抖振从而保证控制质量。     

基于离散滑模控制的通信网络拥塞控制(英文)

最近30年来,离散滑模控制(DSMC)被加以研究.在现有离散滑模控制的文献中,不但有完善的理论,并且有应用的实例.计算机通信网络(涵盖有线和无线情形)的发展给控制专家提出了具有挑战性的问题.此类系统的响应很快,因此要求控制器必须能快速反应.同时,此类系统中的数据包和路由采用固有的切换方式.因此,在该网络系统中采用与其固有切换类似的滑动模态控制成为一个有趣的问题.本文应用离散滑模控制方法来解决通信网络的拥塞控制问题.在过去几年中,许多反馈控制方法被用来解决通信网络的许多问题,如流量控制,拥塞控制和功率控制.本文提出了一种新的应用滑动模态控制来实现通信网络拥塞控制的方法.由于计算机通信网络处理的是数字数据且在本质上是离散的,因此其是一类离散时间系统,因而可应用离散滑模控制.在该系统中,比特率保持恒定不变,通过调整缓冲区的长度来控制拥塞.出于模拟与分析的目的,缓冲区的最大长度被设为250bit.本文展示了离散滑模控制能够实现通讯网络不同特性的控制.     

一类非线性网络化控制系统的滑模变结构控制

基于滑模控制系统滑动模态不变性和T-S模糊模型能有效解决菲线性系统建模的优点,研究了一类具有时延和丢包的非线性网络化控制系统的滑模变结构控制问题.采用滑模控制理论设计控制器,证明了在控制器作用下系统能在有限时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上,并根据Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)方法推证出了系统状态全局稳定的充分条件.最后以一个仿真算例验证了本文方法的可行性和有效性.     

带补偿器的磁力轴承连续滑模控制

由于建模误差 ,应考虑磁力轴承控制的鲁棒性 .本研究引入定阶补偿器 ,提出了一种设计滑模控制器的新方法 .仿真结果表明 ,该控制对系统的摄动具有很强的适应能力 .     

基于同步时间可控的自适应滑膜变结构同步方法

针对一类受扰混沌系统的修正函数投影同步问题,提出了一个同步时间可控的自适应滑模变结构同步方法.该方法选取积分滑模面来消除抖振,抑制稳态误差,提高控制精度.同时,还巧妙地引入了同步速度控制参数,通过调节相关控制参数,可以控制同步速度,具有较高的使用价值.该方法还采用自适应控制来放宽对外界干扰的限制,无需事先已知外界干扰的的上界.理论分析及仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于反演滑模变的电力系统混沌振荡控制

在某些条件下,电力系统将会产生混沌振荡,从而影响互联电网的稳定性,造成严重的安全事故。通过对简单互联电力系统的时序图、相图及最大李雅普诺夫指数图进行分析,肯定了其存在的混沌现象。同时结合滑模变控制与反演控制,设计了一种反演滑模变控制法,以求能够抑制互联电力系统的混沌振荡,使其迅速收敛于目标。仿真结果进一步证明该方法能够有效地控制系统的混沌振荡,同时具有较强的鲁棒性,对保障电力系统运行的稳定性具有良好价值。     

基于终端滑模控制的多智能体系统有限时间跟踪控制

针对有向拓扑结构下带领导者的非线性二阶多智能体系统,基于终端滑模控制策略,研究其有限时间一致性跟踪问题;利用快速积分型终端滑模控制理论与有限时间稳定性理论,设计了一类分布式有限时间一致跟踪控制协议,以确保多智能体系统中跟随者对动态领导者的跟踪。提出的控制协议可以使多智能体系统的状态在有限时间内到达并停留在设计的滑模面上,并且能有效削弱抖振。通过数值仿真,验证了所获得的理论结果的有效性。     

一类非线性系统的模糊滑模控制

对一类不确定非线性系统，提出了一种基于模糊逻辑的连续滑模变结构设计方法。由于使用模糊逻辑控制，平滑了切换信号，避免了滑模控制所固有的颤动现象。仿真结果表明，文中所提出的控制方法，对模型不确定性和外来扰动具有较强的鲁棒性。