无模型坐标补偿积分滑模约束的自动驾驶汽车轨迹跟踪控制

为了解决四轮自动驾驶汽车轨迹跟踪的复杂控制问题，提出一种新的全格式无模型自适应坐标补偿积分滑模约束控制方案。控制方案只需要自动驾驶车辆轨迹跟踪的I/O数据，不涉及车辆模型信息，即前轮转角输入数据和车辆横摆角输出数据。因此，该方案对于不同车型均能实现轨迹跟踪控制。在轨迹跟踪过程中只针对车辆横摆角进行控制易造成跟踪轨迹偏差，本文在全格式无模型自适应控制的基础上加入坐标补偿算法；为了提高系统在运行过程中的鲁棒性，加入积分滑模控制；为了应对在滑模控制过程中系统运行在饱和区域，设计了动态补偿，使轨迹跟踪系统运行在滑模控制的线性区域。最后，对无模型自适应积分滑模约束控制方案、原型无模型自适应控制算法和PID算法进行仿真比较。仿真结果表明，所提算法比传统控制方法具有更好的控制性能，跟踪波动误差在0.09%以内，稳定时间在0.5 s以内，跟踪曲线平滑。     

一种新的非奇异积分型Terminal滑模控制

针对二阶非线性不确定系统,研究了全局快速Terminal滑模控制,设计了一种新的非奇异Terminal滑模控制器,证明了系统在任意初始状态到达滑模面的时间是有限的且在滑模面上系统变量渐进稳定到平衡点,可避免奇异问题。另一方面,在传统的滑模面上引入非线性积分误差项可以消除稳态误差,并且利用各状态量代替各误差项,解决了被跟踪信号必须满足一阶及高阶导数存在的条件。仿真结果表明,本文所设计的非奇异控制滑模面及其控制律在较短的时间内稳定到平衡点,说明了该方法的实用性。     

永磁同步电机的积分型滑模变结构控制

在永磁同步电机(PMSM)的控制中,传统PI调节器存在动态性能和鲁棒性较差的问题.针对永磁同步电机控制的电流环和转速环,设计了采用带有积分控制项的滑模变结构控制方法(ISMC),不仅可以减少速度控制稳态误差,还能提高系统的响应速度.利用Matlab分别对PI控制和积分型滑模变结构控制进行了仿真分析.仿真结果表明,永磁同步电动机的积分型滑模变结构控制方法具有良好的动态性能和抗干扰能力.     

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.     

一种新型滑模控制的有源电力滤波器

以三相三线制有源电力滤波器为研究对象,针对传统滑模控制在保证系统鲁棒性的前提下跟踪误差较大的问题,采用一种滑模控制与反推控制相结合的控制策略.首先建立并联型有源电力滤波器在αβ静止坐标系下的数学模型,然后设计反推滑模控制器,最后对其进行仿真和实验研究.仿真实验结果表明,反推滑模控制不仅使系统具有良好的鲁棒性而且有效地改善了跟踪误差.     

考虑执行器饱和补偿的移动机器人自适应积分滑模控制

针对存在执行器输入饱和约束、模型参数不确定性以及外部扰动等因素影响下的移动机器人跟踪控制问题,提出一种考虑执行器饱和补偿的移动机器人自适应积分滑模控制方法。利用双曲正切函数对执行器输入饱和约束作近似处理,并将系统动力学模型表示为仿射系统形式。将执行器输入饱和约束的近似处理误差、模型参数不确定性以及系统外部扰动扩张为一个新的状态,进而设计扩张状态观测器对系统总和扰动进行估计,在此基础上设计系统自适应积分滑模控制器,从而改善普通滑模控制中抖振突出的问题,保证系统的跟踪控制性能。对所提控制方法进行了仿真验证,结果表明,所提控制方法在执行器输入饱和约束、模型参数不确定性以及外部扰动等因素影响下能够保证跟踪误差快速稳定收敛。     

基于一阶低通滤波器滑模反步法的直流电机位置控制

针对直流电机位置控制系统在负载扰动情况下存在控制精度低、响应速度慢和鲁棒性差的问题,提出了基于一阶低通滤波器滑模反步法的直流电机位置跟踪控制算法.通过滑模反步法进行虚拟控制实现直流电机实际位置控制.利用一阶低通滤波器计算虚拟控制项的导数,消除微分膨胀,使控制器设计简单,但同时造成了相位滞后.通过前馈环节对一阶低通滤波器造成的相位滞后进行补偿.考虑位置跟踪、虚拟控制和滤波误差设计线性动态滑模面,改进滑模变结构控制律的切换控制项,提高滑模趋近速度,同时降低系统输出抖振.定义了Lyapunov函数,证明系统稳定性.仿真实验对比了比例积分微分(proportion integration differentid,PID)控制和传统滑模控制算法,结果表明,该方法能够快速、准确地跟踪给定位置信号,同时具有较好的鲁棒性.     

方向未知的非仿射非线性系统的模糊滑模控制

为解决一类控制方向未知的非仿射非线性系统的控制问题, 提出一种新的自适应模糊滑模控制方法, 无需系统控制方向和不确定项的上界的先验知识。采用模糊逻辑系统直接逼近控制器中的未知部分, 在参数自适应律中引入Nussbaum函数处理控制方向未知问题。用一类光滑非线性饱和函数改进传统的积分滑模面, 能使控制器在保证传统积分滑模控制跟踪精度的同时获得更好的动态性能。利用李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性。数值仿真验证了算法的有效性。     

二重积分滑模控制最大功率点的研究

针对最大功率点滑模控制器中存在跟踪电压误差、抖震和瞬态响应缓慢等问题,在一个独立光伏系统中,提出了一种新型的基于双积分滑模控制最大功率点跟踪,为此二重积分滑模控制器采用跟踪电流误差项的滑动面来消除稳态误差。实验结果表明:与滑模控制器和积分滑模控制器控制过程相比较,采用二重积分滑模控制器极大地削减了输出电压稳态抖震,使输出电压值更为精确。在光伏系统中,使用MATLAB仿真软件可以有效的验证所提出的二重积分滑模控制器。     

直驱式永磁直线电机深度模糊滑模-自抗扰控制

针对直驱系统中各种非线性干扰直接作用下的永磁直线电机控制性能恶化的问题,提出一种深度模糊滑模-自抗扰控制方法。首先,通过非线性扩张状态观测器估计系统不确定扰动,在滑动面设计中引入跟踪误差的积分项,结合饱和函数sat(s)与位移误差的幂函数设计趋近律,从而改进滑模-自抗扰控制方法;其次,为避免设计过程中的主观影响,进一步提升直线电机在复杂工况下的适应能力,基于深度神经网络训练模糊规则,进而调节滑模控制的关键参数。采用所提方法在直驱泵性能测试平台进行了实验研究,结果表明：所提深度模糊滑模-自抗扰控制方法有效提高了直线电机控制精度、响应速度与鲁棒性,直线电机的阶跃响应时间相对于传统滑模控制方法提升了23.87%;正弦目标跟踪的ITAE指标改善是传统滑模控制方法的4.7%、是改进滑模-自抗扰控制方法的13.2%;在传感器白噪声干扰下,正弦目标跟踪的最大跟踪误差相对于改进滑模-自抗扰控制方法改善了一个数量级。