汽车电控离合器的反馈线性化控制

以汽车机械式自动变速系统（ＡＭＴ）的离合器结合过程为研究对象,建立起以输入非线性动力传动系统数学模型。进一步主基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统等价为完全可控型线性模型。对该系统实施ＰＩＤ控制,跟踪理想整车加速度,并作了计算机仿真,仿真及分析结果表明,系统稳定、跟踪性态良好。     

多级减振离合器的非线性控制

以多级减振离合器的接合过程为控制为对象,考虑到扭振弹簧刚度和阻尼的分段特性,建立了单输入单输出非线性动力系统模型,应用微分流形变换和反馈线性化方法,原非线性系统可等价为具有零动力学性质的线性系统,然后在线性空间设计控制方案,仿真以两级减振自控离合器跟踪理想响应为例,结果表明,对非线性系统实施反馈线性化控制,跟踪精度高,鲁棒性好。     

电机驱动的车辆离合器变结构控制

为改善电控离合器的控制性能,运用变结构控制方法设计了非线性控制器,下层控制器系统承担执行上层控制器指令的使命,下层执行机构及其动力学系统精确建模有助于提高电控离合器控制系统响应品质。计算机仿真结果显示,该控制器跟踪理想动力系统轨迹的性能良好,且具有对外部干扰的鲁棒性。     

不同轴距车辆路径跟踪研究

针对不同轴距车辆路径跟踪鲁棒性,提出了基于滑模自抗扰控制的平行泊车路径跟踪算法.该算法利用线性滑模控制设计自抗扰控制律中的误差反馈环节,改善了自抗扰控制器的结构,能适用于不同轴距车辆.线性自抗扰控制器能够观测和补偿由于不同车辆轴距引起的不确定性和车辆受到的外界干扰.在假定低车速和小侧偏角情况下,控制器的设计考虑非线性运动学模型及运动学约束.仿真结果表明,基于滑模自抗扰控制的路径跟踪控制算法能够将不确定性部分观测出来并且补偿掉,保证了不同轴距车辆很好地跟踪规划的理想泊车轨迹.     

采用非线性干扰观测器的机械臂补偿型滑模控制

针对机械臂系统中存在的内外复合不确定性干扰问题,提出一种非线性干扰观测器补偿型滑模控制策略.在非线性干扰观测器设计过程中,引入辅助函数,避免加速度反馈测量项;同时实现对复合不确定性干扰的准确估计,用以补偿系统的控制输入,克服系统的“抖振”现象.在滑模控制策略方面,基于传统方法对惯性矩阵项进行调整的基础上,引入跟踪误差对模型离心力和哥氏力项进行调整,提高系统鲁棒性和稳定性.结果表明:两者结合能够最大限度地降低系统不确定性及外界干扰对机械臂控制性能的影响,在抑制抖振的同时增强系统的鲁棒性,提高轨迹跟踪精度.     

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.     

三相电压型PWM整流器精确线性化和滑模控制研究

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系下的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有变结构控制良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能。     

基于T-S模糊补偿的六轴机械臂的滑模鲁棒控制

通过一种简单的模糊滑模控制以达到机械臂跟踪的最佳运动轨迹.所提方法的核心是通过线性化反馈方法，将机械臂动力学的已知部分去除，然后用经典的滑模控制克服系统的不确定性，之后应用T-S模糊模型，将经典的滑模控制器转化为规则十分简单的模糊滑模控制器.仿真分析表明，在不确定性存在的情况下，所提出的控制律全局渐近稳定.最后，通过六轴机械臂的Matlab/Adams联合仿真，验证了模型的准确性，并且通过与经典滑模控制比较得出了在结构化和非结构化的不确定性存在条件下该控制方案的优越性.     

CCM Buck变换器的精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在CCM Buck变换器仿射非线性模型的基础上,推导出了对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到了Buck变换器的精确反馈线性化模型。在此模型的基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计了滑模变结构控制器.对比研究表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,表现出更强的鲁棒性.     

基于滑模控制的空气悬架车高控制系统研究

以提高空气悬架车高控制精度为目的,充分考虑空气悬架系统充放气过程的非线性特性,建立了气体管路流量特性方程,并结合变质量气体热力学定律,建立电磁阀开启和关闭时的空气弹簧充放气压力梯度方程,实现空气弹簧充放气过程的非线性特性数学描述,并进一步完成空气悬架车高升降的1/4车模型. 针对充放气过程的非线性特性,基于微分几何理论,将车高升降模型通过状态反馈进行全局线性化,在线性域中设计滑模控制器,进而经过线性逆变换,得到原坐标系中的非线性车高控制算法. 仿真试验表明,基于状态反馈线性化方法设计的滑模控制器,能够有效克服充放气过程的非线性特性,消除过充过放现象,显著提高车高控制品质和精度.      

模糊逻辑控制的一种新设计

对一类具有不确定性的非线性系统，根据滑模控制原理，提出了模糊逻辑控制的一种新设计，由于使用了适当的模糊逻辑切换，避免了滑模控制所固有的颤动现象，通过构造李雅为诺夫函数，证明了算法的全局稳定性，且跟踪误差收敛到零的一个领域，仿真结果表明，本文设计的模糊控制，对模型不确定性和外来扰动具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。     

Design of Robust Controller and Force Observer for PM Linear Synchronous Motors

The advantages of permanent magnet linear synchronous motors （PMLSM） include high speed and good motion precision compared with rotary motors. However, PMLSM are sensitive to uncertainties such as the parameter perturbations and end effect etc. A new nonlinear robust scheme of PMLSM is proposed to overcome this trouble. First, a quasi-linearized and deeoupled model with uncertainties is derived from the mathematical model of PMLSM by using the conception of feedback linearization. Then a fixed-boundary-layer sliding mode controller using the m sat function is designed to guarantee the robustness. Design of a force observer is given to estimate the load force unknown in the new model. Finally, the validity of the proposed strategy compared with the conventional PID control scheme is proved by the DSpobased experimental results.     

车辆起-停巡航控制系统的加速度跟踪控制

针对低速行驶工况下的车辆StopandGo(起停)巡航控制系统,在研究其加速度动态响应非线性特性的基础上,设计了一种基于滑模变结构控制(SMC)的模型匹配控制器,该控制器综合了SMC的鲁棒性及模型匹配控制(MMC)快速响应的优点。通过仿真计算,结果表明该控制器不但能有效提高车辆在低速工况下加速度的快速跟踪性,而且还改善了系统对外界干扰的鲁棒性能。     

BLDC位置伺服系统的离散滑模输出反馈控制

研究了有界不确定离散时间系统的输出反馈滑模控制设计问题。提出一种基于多速率采样输出反馈和幂次函数趋近律的离散滑模控制方法,并将研究结果用于设计无刷直流电机位置伺服系统。该方法仅需已知位置信号即可完成位置伺服系统的设计。理论分析及仿真结果表明,所设计的控制器可以消除系统抖振,并使伺服系统具有良好的跟踪能力和强鲁棒性。     

基于鲁棒微分器的全阶非奇异终端滑模再入姿态控制

针对飞行器再入段的强耦合和非线性的问题,提出了一种基于鲁棒微分器（robust exact differentiator,RED）的全阶非奇异终端滑模控制（full-order nonsingular terminal sliding mode control,FONTSMC）方法.首先,设计了一种新的全阶非奇异终端滑模函数,保证在控制器中不存在带有分数次幂项的状态量的导数,同时证明了跟踪误差可以在有限时间内收敛到0;然后,针对该滑模运动方程存在误差二阶导数的特殊情况,引入了超螺旋算法（super-twisting algorithm,STA）作为鲁棒微分器（RED）,避免了由直接采用普通微分器引入的干扰噪声.进一步为了避免滑模控制的抖振问题,采用边界层技术与低通滤波技术共同消除控制量的抖振.最后,仿真结果验证了所设计的控制器可以实现有限时间姿态跟踪控制,且具有较好的鲁棒性.      

考虑系统总和扰动的多关节机械臂 反步有限时间滑模控制

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制中存在的模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素影响问题,设计了一种考虑系统总和扰动的反步有限时间滑模控制算法,用于实现多关节机械臂轨迹跟踪控制任务。首先,利用严格反馈形式描述多关节机械臂的动力学模型,并将模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素看成系统的总和扰动,进而设计非线性扩张状态观测器对系统总和干扰加以估计,以提高系统的鲁棒性能;其次,在传统反步法设计的基础上结合有限时间滑模控制技术,完成系统反步有限时间滑模控制器的设计;最后,应用Lyapunov稳定性理论证明了多关节机械臂的位置矢量能够实现对期望位置矢量的有限时间稳定跟踪。仿真对比结果表明设计反步有限时间滑模控制算法的有效性。     

Sliding mode control of engine-variable pump-variable motor drive system

Engine-variable pump-variable motor drive system is a complex nonlinear system.In order to improve system response speed and stability, a sliding-mode variable-structure control based on a feedback linearization theory is analyzed in this research.A standardized system model is established and linearized by the feedback linearization theory, and the input dimension is reduced through the relationship between variables which has simplified the linearization process.Then the sliding-mode controller using an exponential reaching law is designed and the Lyapunov stability of this algorithm is verified.The simulation results show that the sliding-mode variable-structure controller based on the feedback linearization theory can improve system response speed, reduce overshoot and achieve stronger robustness, so the vehicle speed control requirements can be satisfied well.     

线性不确定系统的鲁棒滑模观测器设计与仿真

在研究线性不确定系统一类滑模观测器的基础上,应用奇异值分解技术对系统进行降阶处理,设计了一种新颖的鲁棒滑模观测器;并提出优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使设计的观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标;同时给出鲁棒滑模观测器的线性反馈矩阵和非线性反馈矩阵计算算法;通过仿真实例验证所设计的鲁棒滑模观测器的有效性。     

基于模糊趋近律的自适应滑模变结构控制

针对一类非线性不确定系统,把自适应模型跟踪控制和模糊控制与趋近律相结合,提出一种新的自适应模糊滑模变结构控制方案.不仅消除了滑模变结构控制固有的高频颤动现象,对模型不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性,而且改善了系统到达段的品质,同时跟踪误差可收敛到零的一个邻域内.仿真结果也表明了该方案的正确性.     

μ Synthesis Method for Robust Control of Uncertain Nonlinear Systems

μ synthesis method for robust control of uncertain nonlinear systems is propored, which is based on feedback linearization. First, nonlinear systems are linearized as controllable linear systems by I/O linearization,such that uncertain nonlinear systems are expressed as the linear fractional transformations (LFTs) on the generalized linearized plants and uncertainty.Then,linear robust controllers are obtained for the LFTs usingμsynthesis method based on H∞ optimization.Finally,the nonlinear robust controllers are constructed by combining the linear robust controllers and the nonlinear feedback.An example is given to illustrate the design.