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.     

液压挖掘机自适应模糊滑模控制的研究与仿真

为了解决滑模控制中的抖振问题,设计了自适应模糊滑模变结构控制器.为了使滑模控制的等效控制不依赖于挖掘机工作装置的精确数学模型,引入自适应模糊控制连续逼近等效控制器,增强对不确定性控制系统的鲁棒性,并将其用于液压挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制.控制规则包括等效控制、切换控制和调整控制三个部分.在Matlab7.4/Simulink环境下对自适应模糊滑模控制进行了挖掘轨迹的跟踪仿真,给出了跟踪性能及控制输入.     

半潜式海洋平台输出反馈终端滑模动力定位系统

针对半潜式海洋平台动力定位系统,通过构造等效输出注入滑模观测器(SMO)以及引入终端滑模控制(TSMC)原理,提出一种输出反馈终端滑模控制方法,运用Lyapunov方法进行稳定性证明。结果表明:SMO方法解决了对船舶速度的估计和来自缓慢变化环境负载的偏差,能过滤掉高频率运动,以避免执行机构的磨损和过度的燃料消耗;设计的输出反馈终端滑模控制算法可保证系统状态在有限时间内稳定到平衡点附近,实现系统的闭环稳定,同时具有很强的鲁棒性。通过仿真结果验证了所设计观测器和控制器的有效性,能够实现复杂干扰下海洋平台的有限时间动力定位和轨迹追踪控制。     

空间三关节机器人自适应双模糊滑模控制

为了提高空间三关节机器人轨迹跟踪控制性能,提出了一种带双模糊自适应控制的滑模控制新方法.该方法将滑模控制器分为等效控制和切换控制两部分.采用一个模糊自适应控制器,根据滑模到达条件对切换增益进行有效估计.采用另一个模糊自适应控制器,根据滑模面来调整切换控制项.这些控制器结合起来消除了抖振,提高了控制性能.系统的稳定性通过李亚普诺夫定理证明.最后进行了仿真实验,并与其他方法进行了对比分析.结果表明所提方法是有效的.     

不确定系统的滑模与自抗扰控制方法

根据复合控制的思想,将滑模控制中的滑模面和切换律引入自抗扰控制中,设计了一种自抗扰控制器,以用于处理不确定系统和大范围不确定性问题.采用切换律的概念,以获取自抗扰控制系统的主输出、增强系统抗干扰能力和提高系统稳定性.同时,通过仿真实例,介绍了自抗扰控制以及带滑模的自抗扰控制的设计和推导过程,并与传统的比例-积分-微分方法的控制效果进行比较.结果表明,引入切换律的自抗扰控制器能够对不确定系统进行较好地控制.     

系统云灰色预测模型及其应用

将灰色系统云理论引入到滑模变结构控制中,设计了一种新型的灰色模糊滑模控制器。该控制器将灰色预测与模糊推理的相结合对滑模控制器的控制策略进行预测输出。能有效地解决滑模控制系统中由于系统惯性引起的切换滞后所带来的抖动问题。将此控制器应用到交调速系统中,仿真研究表明交流调速系统能获得优良的动态和静态性能。     

基于改进型滑模控制的光伏并网系统

为解决滑模控制中的抖振问题, 针对光伏并网控制系统, 设计了基于改进型滑模变结构的三相电压型逆 变器。 该方法首先找出准确的滑模切换函数, 推导了其切换函数的存在性; 然后对所得的滑模切换函数进行 “扩大冶, 通过自适应控制得到需增加的距离。 同时经 Matlab 平台搭建仿真模型进行实验验证, 对比分析滑模 变结构控制策略改进前后的瞬态性能。 结果表明, 改进后系统的输出电压较平稳, 总谐波失真降低到 0. 62%, 很好地解决了滑模控制中的抖振问题。     

BoostPFC变换器的离散滑模控制

针对单相AC／DC Boost变换器,提出基于离散滑模变结构电流内环控制与数字PI调节器电压外环控制相结合的综合控制系统。其中离散滑模控制器采用在滑模面设计中对系统施加期望动态响应的方法来得到控制器的主要参数。另外,数字控制可以使开关切换采用固定的开关频率,消除了传统滑模控制因切换频率不固定带来缺陷：仿真实验结果表明,这种控制系统设计兼有滑模控制动态性能、鲁棒性好与PI调节器稳定性好的优点。     

一类欠驱动系统的解耦滑模控制方法

针对一类欠驱动系统的稳定控制问题,提出了一种解耦滑模控制器的设计方法.首先将整个系统分成2个子系统,分别设计2个子系统的滑动面.然后利用其中一个子系统滑动面的反正切函数来构造一个中间变量,将该变量引入到另一个子系统的滑动面中,进而构造出整个系统的滑动面.最后利用等效控制法求取系统在该滑动面上的等效控制量,并采用李雅普诺夫稳定性定理设计系统的切换控制量,从而获得系统最终的控制输入量.该方法解决了传统解耦滑模控制方法中存在的控制系统稳定性无法保证的问题,并可简化解耦滑模控制器的设计.从理论上分析了系统各个滑动面的渐近稳定性,并且通过桥式吊车系统的仿真实验验证了该方法的有效性.     

自适应模糊滑模控制在火箭炮耦合系统中的应用

针对火箭炮位置伺服系统中的机电耦合特性,提出了一种自适应模糊滑模控制方法.为了使滑模变结构等效控制律设计不依赖对象的精确模型,利用切换函数及其变化率设计自适应模糊系统来代替等效控制,为了抑制滑模抖振,采用模糊规则调节切换控制的增益.仿真及实验结果表明,该方法不仅保证了系统的静、动态特性,有效降低了变结构系统中固有的抖振现象,而且对参数摄动具有较强的鲁棒性.研究结果为进一步完善控制器理论结构及实践应用提供了参考依据.     

滑模极值搜索算法与控制器的一体化设计

针对滑模极值搜索算法与控制器采取单独设计会导致系统难以发挥最佳性能的问题,提出在传统滑模极值搜索控制系统中将滑模极值搜索算法与控制器一体化的设计方法,通过建立滑模极值搜索算法与被控对象的一体化模型,运用终端变结构切换面和相应的控制策略,使得极值搜索系统的输出能够在较短的时间内搜寻并稳定于全局最优值.仿真结果验证了此设计方法的有效性.     

基于模糊滑模变结构的工业机械臂控制系统研究

针对工业机械臂系统高精度的位置跟踪控制要求,提出了一种模糊滑模变结构控制器。该控制器将指令信号由滑模变结构控制器产生的滑模等效控制项和由模糊控制器产生的切换控制项相加作为运动指令信号,对机械臂伺服驱动系统进行最佳调整。仿真结果表明:其对系统数学模型的依赖程度小,具有响应速度快、鲁棒性强的特点,速度跟踪振荡现象也得到明显的抑制。     

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.     

用于辅助电源Buck变换器的切换滑模控制策略

针对电动汽车辅助电源系统采用滑模控制方法,存在策略实现复杂度高、系统输出不稳定的问题,提出了一种用于辅助电源Buck变换器的切换滑模控制策略。将辅助电源系统输出电压与目标电压进行对比输出电压误差,然后在限制条件下对电压误差进行调节,有效避免了电压误差变化率的负向输出,从而实现了MOSFET开关的高效控制。搭建仿真模型与实验平台,完成了对切换滑模控制策略有效性的验证,结果表明:所提的辅助电源Buck变换器的切换滑模控制策略在降低复杂度的基础上,能有效地消除奇异问题,保证系统的动态响应速度和稳定性;与传统的滑模控制策略相比,辅助电源采用切换滑模控制策略,系统启动响应调节时间缩短了25%,系统抗干扰能力和鲁棒性均得到了提高。     

基于LOS导航的欠驱动船舶滑模控制

考虑存在外界随机海浪干扰和模型参数不确定的欠驱动船舶非线性运动模型,提出一种基于可视距(LOS)导航的滑模控制器。通过设计切换面克服参数不确定以及波浪扰动对反馈控制带来的困难,并在滑模控制的基础上引入低通滤波器,消除因扰动和滑模切换面自身引起的横漂速度和艏摇速度的高频振荡,实现速度的光滑控制。利用李亚普诺夫理论对控制算法的稳定性进行证明,并进行一艘单体船的数值仿真实验。研究结果表明:所设计的控制器是有效的,且具有良好的鲁棒性。     

高超声速再入滑翔飞行器的模糊变结构控制

针对高超声速再入滑翔飞行器的再入姿态控制,设计了模糊变结构姿态控制器.根据控制系统的任务,建立了面向控制的模型.将模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,研究了模糊滑模变结构控制器的设计方法.通过在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面,模糊控制器根据误差状态与滑模面的相对位置输出控制信号,使得系统的轨迹能趋近稳定的滑模面,从而使得误差沿着滑模面收敛到原点.将模糊滑模变结构控制方法应用于高超声速滑翔洲际飞行器,给出了再入滑翔姿态控制器的设计方案,分别对攻角、侧滑角和倾侧角设计了独立的模糊变结构控制器,提出了分段线性控制分配方法.在Matlab中进行了整个控制系统的仿真测试,验证了该方法的可行性.     

采用混合算法优化神经网络滑模控制的机器人跟踪误差

为了避免机器人关节角位移受外界影响,提高运动轨迹的跟踪精度,采用混合算法优化神经网络滑模控制器,并对优化后的控制器进行仿真验证.建立机器人平面简图模型,利用拉格朗日定理推导出机器人关节运动方程式,采用神经网络算法构建RBF神经网络自适应滑模控制系统.为了增强控制系统的稳定性,削弱外界波形对机器人运动轨迹的干扰,利用粒子群算法和差分进化算法在线优化RBF神经网络滑模控制律参数,设计了改进RBF神经网络滑模可调参数的自适应控制律,保证机器人控制系统的稳定性.通过MATLAB软件进行仿真实验,并且与优化前机器人关节角位移输出误差形成对比.仿真结果显示：随着干扰波形幅度的增大,采用神经网络滑模控制器,机器人关节输出角位移误差逐渐增大,系统不稳定,而采用混合算法优化神经网络滑模控制器,系统反应速度较快,机器人关节输出角位移误差较小.机器人采用混合算法优化神经网络控制器,能够提高控制系统的抗干扰能力,稳定性较好、输出精度较高.     

不确定时滞系统的静态输出反馈滑模控制

利用控制论理论研究了一类不确定时滞系统的输出滑模控制器设计问题.在系统状态未知的条件下,利用系统的输出设计滑模切换面,并结合新的趋近率设计系统的到达控制,有效地削弱系统抖振,最后给出一个仿真例子验证了该方法的可行性与有效性.     

汽车ABS基于等效控制的滑模变结构方法研究

将基于等效控制的变结构控制方法应用于汽车ABS,研究基于滑移率的控制算法。设计了由等效控制和切换控制组成的滑模变结构控制器,在此基础上进行了MATLAB/Simulink仿真验证,并给出干沥青路面、湿沥青路面以及雪路面的仿真结果。研究结果表明,基于等效控制的变结构控制方法,控制器设计简单,系统响应速度快,不论在高附着路面还是低附着路面,都能快速追踪目标滑移率,防止车轮抱死,控制效果理想,是一种有效的控制方法。     

基于动态滑模控制的移动机械臂输出跟踪控制

为实现移动机械臂的输出跟踪控制,设计了一种动态滑模控制器．文中首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂简化动态模型,然后通过微分同胚和非线性输入变换将系统分解为4个低阶子系统,并给出了用于移动机械臂输出跟踪的动态滑模控制器的设计方法．仿真结果表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振．