一种自适应全程滑模变结构控制器的研究与设计

针对非线性不确定系统的控制问题,为了消除传统滑模变结构控制系统的到达运动并实现对系统不确定量的估算,设计了一种自适应全程滑模变结构控削器。通过设计一种动态非线性滑模函数,使系统从初始状态即可进入滑模运动,并在控制律的作用下使系统运动到期望状态,系统在响应的全过程均具有鲁棒性,克服了传统滑模变结构控制系统到达运动阶段不具有鲁棒性的缺点。通过设计一种自适应律实现对系统不确定量的辨识估计,以辨识结果实时调整控制器参数,大大削弱了系统的抖动。仿真结果表明该控制系统具有较强的鲁棒性能。     

近空间飞行器的DSF：vsat鲁棒快速Terminal滑模控制

针对一类强耦合强非线性系统,依据趋近角的概念定义了新型动态饱和函数,并利用连续趋近方法证明了动态饱和函数的平衡面趋近性能.设计了基于动态饱和函数的快速Terminal滑模面,不仅确保了滑模到达过程,而且减少了参数导致的振颤和奇异问题,并依据Lyapunov稳定性理论设计了包含动态饱和函数的鲁棒跟踪控制律,而后证明了系统的有限时间收敛性.针对具有大飞行包络的变结构近空间飞行器,给出了不同飞行状态下的有效动力学系统描述,将先前提出的控制函数算法应用于飞行控制系统中,分别设计了快慢通道滑模面和相应的控制律,有效抑制了参数不确定性与外干扰对系统的影响.仿真结果证明了控制方案的有效性与鲁棒性.     

基于边界层模糊调节的液压系统准滑模变结构控制

提出一种基于边界层模糊调节的准滑模变结构控制方法.基于滑模开关函数及其变化量,设计一个二维边界层模糊调节器,根据滑模开关平面状态的变化动态调整滑模边界层的宽度.应用于液压位置系统的控制实验结果表明,所提出的控制方法能保证液压系统响应速度,提高控制精度,削弱抖振,较好地协调了变结构控制鲁棒性与平滑控制抖振之间的矛盾.     

大摩擦力矩下电液伺服系统高精度控制与实验分析

为了实现大摩擦力矩中空液压马达系统高精度跟踪控制,提出了一种基于滑模状态观测器的变结构控制策略,分析了滑模变结构控制规律和滑模状态观测器的理论与实现方法,采用LuGre动态摩擦模型和滑模观测器实现了非线性摩擦力矩的动态补偿.实验结果表明：在超低速、大摩擦力矩存在的情况下,所提出的控制策略实现了非线性电液伺服系统的高精度轨迹跟踪控制.     

控制饱和系统的极限学习机控制算法

为提升被控系统的鲁棒性和控制精度,对存在控制饱和约束和内外参数摄动的非线性系统,提出一种基于极限学习机的自适应反演控制算法。针对存在控制饱和约束的非线性系统,基于所设计的辅助函数,将非线性控制饱和约束转换成常规控制输入形式,有效降低了控制器的设计难度。为提升内外参数摄动的估计精度和估计算法速度,采用极限学习机逼近内外参数摄动的综合项,构建了基于极限学习机的自适应控制算法,理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性。与自适应滑模控制器对比仿真结果显示,控制器在控制力矩总能耗、系统输出收敛轨迹上具有更优的品质。     

一类不确定非线性系统的模型偏差补偿跟踪控制算法

针对一类带有系统未建模动态和干扰的不确定仿射非线性系统,基于滑模变结构控制和模型偏差补偿控制的思想,给出一种轨迹跟踪数字控制器的实现方法.在采样周期足够小的情况下,利用连续时间系统的前向Euler近似离散模型,首先推导出等价控制项作为前馈控制.然后将导出的状态误差修正项和模型偏差补偿项代替滑模控制中的切换函数,其中状态误差修正项用来保证状态误差趋于零,模型偏差补偿项用来补偿系统的未建模动态和干扰的不确定性,从而既保证了控制系统的鲁棒性,又消除了抖动现象.最后通过构造Lyapunov函数,证明了该控制算法的稳定性,同时以两连杆机械臂的轨迹跟踪为目标的仿真实验也说明了此数字控制器的有效性.     

一种非线性变结构控制器的设计

针对一类仿射非线性系统,提出了一种非线性变结构控制方案,通过非线性状态反馈,将系统化为具有渐近稳定的有良好品质的滑模方程,而且使其动态特性便于分析。     

基于Ackermann公式的滑模控制设计方法

从滑模变结构控制的机理出发,设计了具有理想动态特性和较强鲁棒性的滑模控制器。该方法使用了Ackermann公式来设计滑模控制,从而可以使滑模控制的不连续超平面以简单的方式表达。在此基础上引入了Butterworth滤波器传递函数的极点作为系统的理想特征值,使闭环系统及滑模面达到了较理想的动态特性,并采用Sigmoid函数来取代开关函数更有效的抑制滑模控制的抖动;通过倒立摆控制的仿真实例验证了该方法的控制效果,且在系统参数不确定时,取得较快的收敛速度和较好的控制性能。所设计的控制器在系统动态过程中显示改进型Butterworth滤波器的动态特性,静态时在有限时间内到达期望的滑模面的邻域,整个系统具有较为理想的动态特性。     

全局滑模控制仿真实验设计

对于二阶非线性系统,在建模不确定和外部干扰信号情况下,提出一种全局滑模控制器进行控制。在全局滑模控制器的设计中,采用非线性滑模面和指数趋近律,通过采用饱和函数代替符号函数来削弱抖振。以二阶Duffing-Holmes混沌系统的控制为例,通过MATLAB/Simulink软件建立全局滑模控制仿真实验。仿真结果表明,全局滑模控制器具有速度快和鲁棒性好等优点。该仿真实验非常的形象和直观,有助于学生对全局滑模控制的理论理解和实际应用。     

参数不确定非线性系统的分步变结构控制

针对一类存在参数不确定性的反馈线性的非线性动态系统,通过构造两个滑模流形,给出了输出跟踪控制律.第一个滑模流形为误差跟踪的线性函数,用于构造一个"中间控制变量";第二个滑模流形为中间控制变量与其实际值之间的误差,通过设计一个变结构控制律使闭环系统的轨迹渐近趋于滑模区,对于所有滑模区上的轨迹,跟踪误差趋于零.参10.