基于固定时间非奇异终端滑模的汽车主动前轮转向系统控制

针对汽车主动前轮转向系统(active front steering, AFS)中的安全控制问题,提出一种基于固定时间非奇异终端滑模的主动前轮转向控制器.将固定时间终端滑模与幂次趋近律相结合设计一种新的固定时间非奇异终端滑模控制器,以实现系统的快速稳定控制和削弱系统稳态时的抖振,使得闭环系统的收敛时间仅取决于滑模面及控制器的参数设计,而与系统的初始值无关.基于Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,所提固定时间终端滑模控制方法的快速性和稳定性均优于传统滑模控制和PI控制方法.     

非奇异快速终端滑模液位跟踪控制

针对传统终端滑模控制中控制输入奇异和收敛时间长的问题,提出了一种非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制方法.该方法由NFTSM滑模面和控制律组成.在此框架下,首先通过在非奇异终端滑模面中引入指数函数和符号函数来设计NFTSM滑模面,其中指数函数用来加快状态远离平衡点时的收敛速度,符号函数用来提升系统稳定性.然后,基于NFTSM滑模面来设计由等效控制输入和切换控制输入构成的NFTSM控制律,该控制律具有能同时实现控制输入非奇异和系统状态有限时间内快速收敛的优势.最后,根据给出的耦合双容水箱模型数学描述,将NFTSM方法应用于耦合双容水箱液位控制中,设计了NFTSM液位跟踪控制器.仿真证明,在存在外扰且参数摄动25%条件下,该控制系统仍能精确跟踪给定液位,表明了NFTSM控制方法的有效性和鲁棒性.     

二阶混沌系统基于指数终端滑模控制的投影滞后同步

研究了带有外部干扰变量和不确定项的二阶混沌系统的投影滞后同步问题。基于Lyapunov稳定性理论及指数型快速终端滑模策略的有限时间快速收敛性,提出一种新的滑模变结构控制,并设计相应的滑模曲面和控制律。所设计的控制器使误差系统状态变量能以较快的收敛速度在有限时间内进入指数终端滑模曲面并最终到达平衡点。数值仿真验证了该控制方法的有效性。     

基于模糊逻辑的直升机终端滑模控制

为解决终端滑模控制在系统远离平衡点时收敛速度较慢以及在平衡点附近存在高频抖振的问题,提出一种用于直升机控制的双层模糊终端滑模控制策略.该方法综合了终端滑模控制和模糊逻辑的优点,系统状态位于终端区外时采用基于模糊比例型达到律的模糊终端滑模,在终端区内采用基于连续型达到律的无抖振终端滑模.采用该方法为某型直升机的姿态稳定设计了控制律.仿真结果表明,该方法不仅保留了滑模控制所具有的鲁棒性强的特点,而且使得系统状态在远离平衡点和平衡点附近时都能快速收敛,同时消除了高频抖振.     

基于模糊调节的两轮自平衡车的终端滑模分解控制

文章针对两轮自平衡车的平衡控制问题,提出一种新型滑模控制方法。该方法首先将平衡控制系统分解为摆角子系统和位移子系统,分别设计各子系统的快速终端滑模面,利用一个具有反正切函数形式的中间变量将位移子系统的控制目标嵌入到摆角子系统的控制目标中,从而用1个控制量实现了对2个子系统的有效控制,使其在有限时间内收敛至平衡点;考虑到滑模面系数对系统状态收敛速度的影响,采用模糊推理对系数进行调节,改善了动态响应速度,且从理论上证明了滑模面的稳定性。最后,针对所提出的方法进行仿真,仿真结果验证了该控制方法的有效性。     

一类混沌系统的终端滑模控制

基于反步设计思想提出一种终端滑模控制方法,通过对混沌系统进行状态的变换,构造出快速收敛且收敛时间可以估计和计算的控制器,使得存在外部干扰的混沌系统输出能够在有限时间内跟踪上n阶可微的期望信号,保证系统的跟踪误差收敛至平衡点.并以Genesio为例进行了系统仿真.结果表明,该终端滑模控制器不仅具有良好的性能,而且具有较强的鲁棒性.     

新型非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为了实现对永磁同步电机无位置矢量控制系统所需的转子位置和速度的准确估计,提出一种基于跟踪微分器的新型非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO)。首先,构建积分型非奇异快速终端滑模面,使电流观测误差在有限时间内快速收敛到零,避免了终端滑模存在的奇异问题及传统非奇异终端滑模面中微分状态带来的噪声;然后,结合具有终端吸引子的低抖振切换控制设计滑模控制律,经过跟踪微分器获得平滑的反电动势估算值,减小了传统滑模观测器中低通滤波器引起的相位滞后;最后,基于锁相环原理,从观测的反电动势中调制出转子位置和速度信息。仿真结果表明,采用文中提出的新型滑模观测器可以实现对永磁同步电机转速的准确估计,转速最大估计误差在±1r/min之间,且估计的转子位置无相位滞后,误差小,系统动、静态响应好。与传统滑模观测器相比,该新型滑模观测器具有收敛速度更快、跟踪精度更高、反电动势抖振更小的特点,当系统存在负载扰动及参数摄动时,仍然能够准确地估算出电机转子的位置和速度,具有较强的鲁棒性。     

变速恒频双馈风力发电机并网的复合控制

针对变速恒频风力发电机并网系统,提出了一种基于终端滑模和扩张状态观测器的转子电流复合控制方法.终端滑模控制不仅可以使得系统状态在有限时间内到达滑模面,而且使得状态在有限时间内沿着滑模面收敛到平衡点,使得发电机转子的d轴电流、q轴电流在有限时间内到达参考值,实现快速收敛和更好的跟踪精度.采用扩张状态观测器观测出系统扰动并进行前馈补偿,这有利于减小终端滑模控制所需要的切换增益而削弱可能的抖振现象,使系统得到更平滑的定子电压波形.仿真结果表明,该复合控制策略对参数摄动和扰动具有更强的鲁棒性,并网系统具有优良的动态性能.     

基于指数型快速终端滑模的有限时间混沌同步

为了解决混沌同步有限时间的实现问题,基于指数终端吸引子的有限时间快速收敛特性,设计了指数型快速终端滑模,并将其引入到一类混沌系统中,提出了一种新的滑模变结构控制,以实现该类混沌系统的状态同步.系统状态变量能以较快的速度在有限时间内到达各级滑模面,最终使系统状态收敛到平衡点.系统具有良好的动态性能,同步时间可以估计和控制,且实现了混沌系统的有限时间完全同步.以Chen混沌系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性.     

全局快速终端滑模控制在欠驱动无人船镇定中的应用研究

针对无人船存在镇定中收敛速度缓慢以及抖振而使其无法严格镇定至平衡点等问题,提出利用全局快速终端滑模控制方法加以解决。首先建立无人船的运动学模型和动力学数学模型;再利用微分同胚变换简化无人船的数学模型,从而简化控制器的设计;最后将数学模型分成两个子系统,使用全局快速终端滑模控制设计其控制律,并与快速终端滑模控制所进行的仿真对比分析。结果表明,全局快速终端滑模控制方法可以在有限时间内将无人船收敛至平衡点。     

考虑源网荷不确定性的电力系统概率暂态稳定预防控制

波动性新能源的高比例接入为电力系统运行引入了随机性,对系统安全稳定运行造成影响。为提高系统安全稳定运行水平,本文计及了风电功率多点随机耦合注入为代表的源不确定性、节点负荷不确定性,以及故障类型、故障位置和切除时间为代表的网不确定性,提出了考虑源网荷不确定性的电力系统概率暂态稳定预防控制模型(PC-PTS),以及基于粒子群方法(PSO)和2m+1点估计 (PE)的PSO-PE综合求解方法。最后通过多点耦合注入风电功率的New England 10机39节点系统对本文提出的PC-PTS模型和求解方法进行验证。仿真结果表明：所提出的PC-PTS模型合理,PSO-PE综合优化方法快速有效,两者结合可提高考虑源网荷不确定性的电力系统概率暂态稳定水平。     

具有参数不确定的移动机器人鲁棒轨迹跟踪控制

研究了具有参数不确定性的非完整移动机器人轨迹跟踪问题.综合考虑了移动机器人的运动学和动力学方程,首先采用输入-输出反馈线性化方法得到具有不确定性的线性化模型,系统中的不确定性满足匹配条件;然后基于积分滑模控制的思想设计了鲁棒轨迹跟踪控制器,保证了系统在整个响应过程中的鲁棒性,并且分析了参数不确定对控制器的影响,给出了一个闭环系统稳定的充分条件;最后对系统具有较大的参数摄动进行了仿真试验,结果表明所设计的控制器能够保证移动机器人有效性地跟踪期望轨迹.     

参数不确定网络拥塞系统的保性能控制

针对网络控制系统在建模过程中普遍存在的参数不确定性问题,在现有的网络拥塞控制模型基础上,考虑了系统具有时变参数不确定性的情况.通过对已有非线性动态TCP模型进行线性化,得到一个带有参数不确定性的线性时变系统,并且,该线性系统模型能够更精确描述原来非线性系统.对于已得到的线性系统,利用Lyapunov稳定性理论,以及结合...     

具有输入饱和约束的永磁同步电机伺服 系统鲁棒有限时间控制

针对存在模型参数非线性不确定性因素和输入饱和约束的永磁同步电机伺服系统控制问题,提出一种具有抗输入饱和约束的鲁棒有限时间控制方法。为了处理输入饱和约束问题,通过定义饱和非线性函数将系统模型转化为带输入饱和约束的状态空间方程形式;将模型参数非线性不确定性因素扩张为一个新的状态变量,进而通过设计干扰观测器实现对不确定性因素的在线估计和前馈补偿,以提高系统的鲁棒性能;在模型参数不确定性因素前馈补偿的基础上设计永磁同步电机伺服系统鲁棒有限时间控制器,保证系统跟踪误差的有限时间收敛。仿真对比结果验证了所设计控制方法的有效性。     

二元机翼／外挂系统的颤振鲁棒抑制

针对气动弹性系统中由于来流速度扰动弓l起的不确定性,发展了一种新的不确定性建模方法．与传统的不确定性建模方法相比,该方法从气动弹性建模的根源出发,运用信号变换法则使系统的不确定性维数得以降维,进而可以更有效地设计颤振鲁棒控制系统．为了验证新方法的有效性,以一类含多操纵面的二元机翼／外挂系统为研究对象,运用偶极子网格法建立了该机翼／外挂系统的气动伺服弹性运动微分方程,设计了颤振鲁棒抑制系统．数值仿真结果表明,基于新方法的颤振鲁棒抑制系统可以有效地提高该系统的颤振临界速度．     

一类混合不确定性系统的摄动界估计问题

研究了混合摄动模式下反馈系统鲁棒稳定的摄动界.系统的正向通道为带有参数不确定性的线性系统,其不确定性为区间摄动模式,反馈通道为由积分二次约束给出的输入输出不确定性加以描述.用Minkowski泛函给出区间摄动模式下的摄动界的定义,并给出参数空间中混合摄动模式下系统摄动界的估计式.在一些典型摄动模式下给出这类混合摄动系统的摄动界的有限检验结果.     

一类不确定线性组合系统的输出跟踪

针对两种不确定线性组合系统提出了存在分散鲁棒反馈控制器和输出跟踪器的充分条件。系统中不确定项具有数值界，可不满足所谓的匹配条件，对于第一种系统，其不确定项可以是时变的，其受控系统以任意给定的收敛率指数渐近稳定；第二种系统中的不确定项是时不变的，文中给出了的鲁棒跟踪器可使受控系统渐近跟踪给定的参考输入。     

一类带有广义不确定性非线性系统的自适应模糊反演控制

本文结合自适应控制、模糊控制和反演控制方法,针对带有广义不确定性的严格块反馈型非线性系统,设计了一种自适应模糊反演控制律。对反演控制律设计的不足之处,采用自适应模糊控制去逼近非线性系统中带有广义不确定性的非线性函数,从而实现了无需精确数学模型的全新控制律,避免了因存在不确定性对系统带来的不良影响。在此基础上,利用李亚普诺夫方法分析了系统的稳定性和收敛性。仿真结果表明：本文所设计的控制律,对严格块反馈型非线性系统中存在的不确定因素具有较强的鲁棒性和自适应性。     

TCP网络的非线性自适应滑模控制

针对TCP网络存在网络参数高度变化和UDP流的情况,提出了两种非线性自适应滑模控制算法.考虑到系统不确定的上界很难获得,针对系统不确定的上界设计了一种自适应滑模控制器.由于使用了符号函数,该算法不能有效地抑制抖振.为此,设计了一种直接对不确定进行自适应的滑模控制器.仿真结果表明,对不确定的上界自适应的滑模控制器优于对上界自适应的滑模控制器,对上界自适应的滑模控制器优于PI控制器.     

不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类具有一般不确定性的非线性系统（包括非线性不确定性、有界干扰、时变参数等）,利用递推设计方法,设计了一种新的用于输出调节的鲁棒自适应控制器．该控制器对非线性不确定性和有界干扰具有鲁棒性,并能保证闭环系统信号的全局有界性．其优点是对不确定性的知识要求较少．仿真实例表明,设计的鲁棒自适应控制器具有满意的控制效果．