Acrobot系统基于滑模的离散时间变结构控制

研究了将离散时间变结构控制应用于Acrobot系统的平衡控制器设计的问题.首先给出了Acrobot在垂直向上平衡点处的离散化数学模型.分析了离散指数趋近律存在抖振的机理,针对其不足给出了一种改进的趋近律,并将其应用于Acrobot系统的控制中,设计了离散时间变结构平衡控制器.仿真结果表明,改进的趋近律可有效地减小系统的抖振,并保证系统渐近稳定,实现了Acrobot系统基于滑模的离散时间变结构控制.     

飞机防滑刹车系统变结构控制抑制抖振方法研究

采用变结构控制方法设计了飞机刹车系统控制器,并采用Ambrosino切换函数法和改进指数趋近律法来抑制抖振.根据滑移率不变的控制目标设计了变结构控制的滑模面,并完成了变结构控制器设计.研究了Ambrosino切换函数抑制抖振的方法,改进指数趋近律以提高飞机刹车系统的快速性和稳定性的问题,并将两种方法作了比较.     

基于输出反馈的离散滑模控制器设计

针对一类多输入多输出不确定离散系统,设计了输出反馈滑模变结构控制器.基于极点配置的方法设计了稳定的滑模面,然后分析传统离散指数趋近律设计方法的优缺点,根据滑模到达条件提出一种改进的指数趋近律.该控制律加快了系统状态的响应速度,同时降低了抖振.仿真结果证明所设计的控制器能够在系统状态不完全可测情况下具有良好的性能,验证了该设计方法的可行性和有效性.     

采用改进快速变幂次趋近律的滑模控制方法

针对基于传统幂次趋近律的滑模控制方法在使用中抖振现象突出、趋近速度慢、时间长等问题,提出一种改进快速变幂次趋近律的滑模控制方法。首先,采用快速双幂次趋近律并加以改进,在原快速双幂次趋近律的基础上加入变指数项,使系统状态在不同趋近阶段中针对性地调节速度,大大地提高了系统动态响应过程的趋近速度,限制了抖振现象的产生,同时具有有限时间收敛性。对改进后的快速变幂次趋近律的数值分析结果表明：当系统状态的绝对值小于1时,系统相当于快速幂次趋近律,系统可平滑进入滑模段,消除抖振;当系统状态的绝对值大于等于1时,又相当于快速双幂次趋近律,系统的动态响应速度有所提高,趋近时间缩短。然后,将改进的快速变幂次趋近律用于滑模控制中,构成改进快速变幂次趋近律的滑模控制方法。采用所提滑模控制方法对履带机器人轨迹进行跟踪控制,实验结果表明：与几种基于传统的幂次趋近律控制方法相比,所提控制系统在趋近平衡零点时几乎无抖振现象的产生,具备更优的性能,且收敛时间最短,最短时间仅为其他方法的69.4%。     

工业机器人轨迹跟踪的自适应模糊变结构算法

为提高工业机器人的轨迹跟踪控制性能,提出了一种自适应模糊变结构控制算法,即对滑模区中趋近运动的趋近律进行重新设计,新设计的趋近律能够随着机器人轨迹跟踪误差的改变而做出相应变化,从而使设计后系统的抖振减小,滑模过程中的趋近运动得到改善,控制性能也得到提高.针对该算法设计了自适应模糊变结构控制器,并与其他方法做了实验对比分析,结果表明该算法的响应速度、跟踪精度等更优.     

基于双曲正切趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机基于指数趋近律滑模控制方法系统抖振大,控制器设计过程中参数整定复杂的问题,提出一种基于双曲正切趋近律的滑模控制方法。在原有指数趋近律基础上引入双曲正切函数,不仅保留了指数项趋近速度快的优点,还使系统抖振得到抑制,使控制器设计过程中参数整定得到简化。利用双曲正切趋近律设计了永磁同步电机的滑模控制器,并用李雅普诺夫函数证明了其稳定性。应用Matlab软件搭建了仿真模型并与传统指数趋近律控制方法进行比较,仿真结果表明该控制器与传统指数趋近律控制器相比超调更小,稳定性更高。     

一种改进的离散变结构控制算法

研究基于离散幂指数趋近律的变结构控制器设计问题,对利用传统离散指数趋近律设计变结构控制器时出现的稳态抖振现象进行分析,提出了一种新的滑模趋近律,该趋近律克服了指数趋近律固有的的缺点,能有效地减小系统的抖振,并保证系统渐近稳定。用该算法设计离散变结构控制器,并选取永磁直线同步电机作为仿真研究对象,仿真结果证明了该算法的有效性。     

多输入多输出系统的滑模控制器设计及其应用

研究了一类多输入多输出系统的滑模控制问题,采用一种改进的指数趋近律,有效降低变结构所产生的抖振,并且给出理论性证明.将提出的设计方法应用于液压活套控制系统设计,将系统中的活套高度和活套张力的耦合关系当作干扰来处理.仿真结果验证了所提方法的有效性,该控制器可使活套控制系统获得较好的控制效果,并使活套系统迅速达到平衡稳定状态.     

过失速机动变指数趋近律UAS-SMC设计

针对常规指数趋近律单向辅助面滑模控制中存在的抖振问题, 提出了一种基于变指数趋近律的单向辅助面滑模控制方法。针对系统控制量变化时飞机模型发生跳变的问题, 进行T-S 模糊建模, 以保证非线性系统在控制区间上的平滑性; 在对UAS-SMC(Unidirectional Auxiliary Surfaces-Sliding Mode Control)方法进行分析的基础
上, 给出了一种变指数的趋近律; 结合飞机模型和变指数趋近律, 设计了基于变指数单向辅助面滑模控制器。仿真实验结果表明, 该控制策略能保证趋近过程快速性的同时在接近滑模面时能有效减少系统的抖振。     

采用两种趋近律的滑模控制器仿真实验

对于带有建模不确定和外部干扰信号的二阶非线性系统,设计线性滑模面,分别采用指数趋近律和双幂次趋近律设计滑模控制器。通过线性滑模面绝对值的大小进行滑模控制器的切换,并采用MATLAB/Simulink软件建立仿真实验系统。结果表明,设计的滑模控制器能够进行二阶非线性系统的平衡控制,状态变量快速收敛到零,对建模不确定和外部干扰信号具有很好的鲁棒性。该仿真实验有助于学生对滑模控制器的理解,有助于滑模控制器的理论教学和实验教学。     

一类欠驱动机械系统基于神经网络的控制

运用神经网络设计体操机器人欠驱动机械系统的平衡控制器.首先利用联立约束法和矢量环对两关节体操机器人进行数学建模,然后用反馈线性化理论将这个非线性系统线性化,最后结合神经网络来设计平衡控制器.仿真结果表明,神经网络控制可以有效地使系统在垂直向上位置附近到达平衡稳定状态,从而实现了此类欠驱动系统基于神经网络的控制.     

低速磁浮列车悬浮系统动力学建模及非线性控制研究

以国家磁浮交通工程技术研究中心的低速磁浮列车为研究对象,探讨了外界扰动、非线性和时变性条件下悬浮控制系统的设计问题.首先建立悬浮系统非线性数学模型,并搭建悬浮系统仿真平台.然后设计线性PD（proportion differentiation）控制律,仿真表明其性能依赖参数的选取,对扰动敏感,鲁棒性弱.为提高悬浮控制器的鲁棒性,由可变边界层和指数趋近律出发,导出改进型的滑模控制律.用Lyapunov法证明其稳定性.仿真结果表明该控制律动态性能好,控制精度高,鲁棒性强,且能有效抑制系统颤振.最后通过整车试验证明所提出的改进型滑模控制律的有效性.     

一种优化的变结构汽车防抱死控制器设计

针对常规指数趋近律变结构控制的抖振,提出一种改进型指数趋近律变结构控制方法,并应用于汽车防抱死制动系统(ABS)的控制器设计.应用MATLAB/Simulink 建立仿真模型,验证该控制器的有效性,并给出单一路面和跃变路面的仿真结果.研究结果表明,汽车ABS的改进型指数趋近律的变结构控制能有效减小抖振,且保持常规变结构控制的鲁棒性和快速响应性.     

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MATLAB/Simulink仿真的永磁同步电机新型超螺旋二阶滑模转速控制

为进一步提高永磁同步电机转速外环控制性能,设计了一种新型超螺旋二阶滑模转速控制器。基于传统超螺旋算法,提出了一种新型超螺旋算法,包括设计了变指数取代传统算法中非线性项的常指数,采用分数阶代替整数阶,构造了变边界层非线性指数函数取代开关函数。采用新型超螺旋算法设计永磁同步电机转速控制器,并进行MATLAB/Simulink仿真,过程中使用鲸鱼算法优化控制参数。所得仿真结果为：相比指数趋近律与传统超螺旋算法,采用新型超螺旋算法设计的转速控制器的转速超调、转速受扰时的下降幅度、转速稳态跟踪误差最小。根据仿真结果,得出结论为：新型超螺旋二阶滑模转速控制器在系统收敛能力、抗扰能力及抖振抑制能力方面均优于指数趋近律滑模和传统超螺旋二阶滑模转速控制器。