基于终端滑模的多关节机器人跟踪控制

针对具有不确定性干扰的多关节机器人系统的轨迹跟踪控制问题,利用终端滑模控制方法,给出了全局有限时间跟踪控制器设计;首先,根据多关节机器人动力学模型的特点,基于非奇异终端滑模控制技术并利用滑模设计思想,设计了轨迹跟踪滑模控制器;在该控制器的作用下,跟踪误差不仅能够在有限时间内从任意初始状态到达滑动面,而且也能在有限时间内沿着滑模收敛到原点;其次,由于所设计的控制器的非连续性,将会使得系统产生抖振现象;针对这个问题,利用修正的饱和函数来代替控制律中的符号函数,从而消除了系统的抖振问题;最后,仿真算例表明了该方法的有效性。     

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.     

TCP/AWM网络系统的自适应有限时间漏斗拥塞控制

研究了具有外部扰动的TCP/AWM网络系统拥塞控制问题.首先,为了保证队列跟踪误差具有预设的暂态和稳态性能,引入漏斗误差变换对队列跟踪误差进行限制.其次,利用RBF神经网络处理系统中存在的非线性项.结合漏斗控制、有限时间控制、自适应Backstepping技术和RBF神经网络,提出了一种主动窗口管理算法,不仅保证了闭环系统的所有信号是半全局实际有限时间有界的,还使队列跟踪误差收敛到预先给定的漏斗边界内.最后,将本文所提方法与现有的两种同类算法进行了仿真对比,通过得到的仿真结果可以看出所设计的控制器使系统具有更快的收敛速度和更小的超调量,进一步验证了所提方法的可行性和优越性.     

非线性系统预设有限时间有界H∞容错控制

针对一类具有外部扰动的严格反馈非线性系统,研究系统的预设有限时间有界H_∞容错控制问题,提出一个新的预设有限时间性能函数,进一步改进约束控制性能。结合反步法和有界H_∞设计思想,给出一种预设性能有限时间有界H_∞容错控制器设计方案,解决非线性系统在有界稳定情况下的H_∞控制设计问题。所设计的控制器能够保证跟踪误差,以预先设定的暂态和稳态性能在有限时间内收敛到平衡点附近的小邻域内,并且具有H_∞干扰抑制性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

控制方向未知的非线性系统切换自适应全局快速有限时间控制

提出一种新的切换自适应全局快速有限时间控制方法,设计控制方向未知的非线性系统切换自适应快速有限时间控制器.通过有限时间切换律,自适应调整切换参数,使控制器的控制方向依提出的方向进行切换,能更快找到正确的控制方向.仿真结果表明:所设计的控制器能保证系统的所有状态在有限时间内收敛至平衡点,且有更快的收敛速度.     

一种迟滞Hammerstein系统的规定性能自适应控制

为提高基于PI模型的迟滞Hammerstein系统自适应控制的控制精度,提出了一种新的规定性能函数. 根据规定性能函数将误差转化为收敛在预设邻域内的转换误差,设计规定性能自适应控制器并给出自适应率,选取合适Lyapunov函数保证所提出控制策略的收敛与稳定. 理论分析和仿真结果表明,本文所提出的规定性能函数在有效抑制迟滞影响的同时实现高精度控制.      

输入受限非线性系统的自适应零误差跟踪控制

针对非线性系统面临的不确定动态、未知外部扰动和输入受限问题，提出了一种考虑输入饱和的零误差跟踪控制器。首先将系统的未建模动态和外部扰动综合为有界的“总扰动项”，进而设计控制律和自适应律补偿这一扰动项，使跟踪误差渐进收敛至零而不仅仅收敛至有界的紧集内。相比于传统的考虑不确定动态和外部扰动的非线性控制方法，所提控制方法的控制器结构更加简单，跟踪精度更高。此外，通过设计辅助误差补偿系统，使得控制器能较好地应对输入饱和情形，在饱和情形消失后，补偿信号能够渐进收敛至零。最后，通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于Bang-Bang的水泥立式辊压磨模糊PID控制

为实现多变量、大延时、非线性的水泥立式辊压磨自动控制,提出基于Bang-Bang和模糊PID的控制器设计方法。通过Bang-Bang控制方法来加速跟踪收敛速度,采用模糊PID控制器以保证跟踪误差收敛至任意小的界内。该方法应用于山东某水泥厂原料粉磨系统,运行结果表明,设计的控制器能够使系统稳定,达到了减小磨机振动、提高产量和节能降耗的目的,从而验证了其有效性。     

AUV模型解耦水平运动多控制器联合控制

为了解决自治水下机器人(AUV)的水平面轨迹跟踪控制问题,提出一种基于解耦模型的多控制器联合控制方法.建立AUV水平面三自由度运动模型并进行模型解耦,将每个自由度都只保留主变量,模型中的交叉耦合项和模型不确定性都当做外干扰项来考虑;对解耦后的AUV运动模型进行轨迹跟踪控制器的设计,针对AUV各个自由度的特点,为轴向和侧向运动设计自适应反演滑模控制器,为艏向运动设计带有干扰观测器的自适应终端滑模控制器;通过公式推导,利用李雅普诺夫理论证明了系统稳定性和误差的收敛性.仿真实验证明:所设计的轨迹跟踪控制器具有较强的鲁棒性能,系统能够实现对平面轨迹的精确跟踪且能够在规定的有效时间内实现对艏向角的精确跟踪.     

基于ADACD的新型辨识器及其模型参考自适应控制

将控制依赖自适应评估设计引入到非线性系统的辨识中,以寻求最佳模型.定义一个总评估函数表示系统在所历经时间内的辨识总误差,然后构造一个评估网络来近似逼近这个总评估函数.再构造一个辨识器网络,其输出直接作为评估网络的输入,这样通过最小化评估网络的输出就可以达到寻求最佳模型的目的.辨识器的参数修正原则不再是使当前时刻的辨识误差最小化,而是使评估网络的输出最小化,即使系统在所历经时间内的近似辨识总误差最小化,这样不仅大大加快了收敛速度而且取得了更加精确的辨识效果.在获得对象模型之后,还研究了利用神经网络设计模型参考自适应控制器的方法.仿真结果表明,利用这种新型辨识器设计的模型参考自适应控制器能够保证被...     

液压挖掘机工作装置的自适应控制

首先介绍了试验挖掘机机器人的电液比例系统及其控制系统的硬件结构,结合所采用的负载独立分配(LUDV)系统的特点给出了电液比例系统的数学模型,在此基础上,根据试验结果对电液比例模型进一步进行简化,得到了设计控制器所需的参考模型.然后以局部参数最优法为基础设计了自适应控制器,给出了自适应控制律.最后对铲斗轨迹跟踪控制进行了试验研究,通过试验结果对所设计的控制器与常规比例-积分-微分(PID)控制器跟踪设定直线的效果的比较分析,可知使用PID控制器所得到的跟踪误差大于110 mm,而使用所设计的控制器其跟踪误差可以控制在100 mm之内,精度有了一定的提高,并且铲斗运动速度从107 mm.s-1提高到135 mm.s-1,非直线度从4.8%降为3.8%,从而验证了所设计控制器的正确性和有效性.     

基于动态terminal滑模控制实现混沌系统的同步

分析一类含有外部噪声干扰的混沌系统的同步控制问题,设计了一个动态terminal滑模控制器,使同步误差系统的状态在有限时间内收敛到零,系统的初始状态始终保持在滑模面上,从而消除了普通滑模控制的到达阶段.通过对Duffing-Holmes系统的同步仿真,验证了该方法的可行性.     

基于滑模自适应有限时间一致性算法的微电网二次控制

随着微电网规模日益增大,如何快速稳定完成二次控制目标是一个亟待解决的问题。因此文章首先针对现有微电网中分布式二次控制器的收敛速度问题,提出了一种基于自适应有限时间的分布式二次控制,所提的控制器在不同的场景下,可以通过分布式的方式来获取当前情况下最适合的有限时间控制器的收敛系数,从而加快二次控制的速度。其次针对分布式控制器易受到扰动而无法完成控制目标的问题,设计了基于滑模控制的分布式有限时间控制器来消除扰动影响。然后通过李雅普诺夫函数证明方法分析了所提策略的稳定性和可行性。最后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,在4个不同的算例下验证了本文所提的控制策略的有效性和可行性。     

电动负载模拟器反演终端滑模控制

电动负载模拟器存在高阶非线性、参数时变以及多余力矩扰动,常规控制算法难以得到理想控制效果.本文提出一种反演设计的终端滑模控制策略.采用反演控制的思想,将加载系统划分为3个子系统,设计终端滑模控制律,并引入低通滤波器显著降低抖振,使跟踪误差在有限时间内收敛到0.利用Lyapunov方法证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,实验结果表明所提出控制策略的有效性,与常规前馈反馈控制相比,加载控制精度有显著提升.      

柔性关节机械臂的自抗扰预设定有限时间跟踪控制

针对一类具有模型不确定、未知非线性函数以及外部扰动的柔性关节机械臂系统,基于backstepping设计方法、自抗扰技术、预设有限时间性能函数,提出一种自抗扰预设定有限时间跟踪控制器的设计方法.该方法使用扩张状态观测器估计带有不确定性的未知函数,并使用跟踪微分器获得虚拟控制的微分信号来避免微分爆炸.控制器设计中使用预设有限时间性能函数,使机械臂系统的跟踪误差在一个指定的有限时间内按预设定的动态性能收敛到原点附近的小邻域内,且保证闭环系统所有信号一致最终有界.采用自抗扰策略使控制器具有很强的抗干扰性能.仿真结果验证了所设计控制器的有效性.     

传感器故障非线性系统的快速抑制初态误差迭代学习控制

针对一类带有传感器故障的非线性系统提出了一种新的迭代学习控制算法,该算法在任意初态条件下,结合开环D型迭代学习律,设计一个随迭代次数增加而缩短的时间段,该时间段控制器对状态偏差进行修正,使系统跟踪误差收敛到与初态误差无关的界内,仅由系统自身不确定性和干扰决定。进而基于λ范数理论选取适当的控制增益,抑制传感器故障带来的跟踪误差,并给出控制算法的一致收敛性和误差的有界性证明。注塑机系统的速度控制仿真结果验证了该算法的有效性。     

漂浮基空间机器人固定时间收敛主动容错控制

针对载体位置不控、姿态受控的空间机器人存在执行机构存在失效及偏置故障的轨迹跟踪问题,设计了基于固定时间收敛的主动容错滑模控制算法。首先结合拉格朗日法推导出了包含力矩偏置及力矩失效故障的空间机器人系统动力学方程;其次,为消除故障对系统稳定性的影响,引入扩张状态观测器,以实现对故障的动态观测,并在此基础上设计基于固定时间收敛滑模控制器以实现主动容错控制。所提方法具备收敛时间与系统初始状态无关,仅需调节控制参数即可保证系统轨迹在固定时间内收敛的优点。最后通过仿真验算,仿真结果表明所提算法能对故障进行精确观测并在失效故障和偏置故障发生条件下保证系统轨迹精确跟踪及稳定控制,同时相较于其他算法所提算法收敛时间更短,稳态误差更小以及拥有出色的故障观测能力和更强的容错控制能力。     

变体近空间飞行器的鲁棒自适应控制

针对变结构近空间飞行器在大包络飞行过程中具有切换的后掠翼、非线性、快时变、强耦合和不确定的特性,提出基于全调节径向基神经网络(Fully Tuned Radial Basis Function Neural Network,FTRBFNN)和动态面backstepping的鲁棒自适应跟踪控制策略。该方法利用FTRBFNN在线逼近飞控切换模型中的复合干扰,应用带有动态面的backstepping方法,设计适用于任意切换后掠翼角光滑的反馈控制器。通过公共李氏函数,证明了所提出的控制方法可以保证闭环切换系统的输出跟踪误差在有限时间内收敛到任意小的有界集内。仿真实验结果表明该飞控系统具有良好的控制性能。     

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。     

弹载电动舵机幂次滑模反演控制

针对高频响弹载电动舵机系统存在的齿隙非线性、参数时变、未知扰动等问题,提出一种幂次型快速Terminal滑模反演控制策略.设计连续可微函数逼近齿隙非线性环节的死区模型,建立拟合系统的状态空间模型并划分为3个子系统进行控制设计.采用反演控制思想设计快速幂次Terminal滑模控制器,内环采用直接转矩控制控制策略,提高响应速度.应用Lyapunov方法证明闭环系统跟踪误差的有限时间收敛特性,实现了对齿隙非线性的精确补偿.实验结果验证了所提出控制策略的有效性,与反演控制和PID控制策略相比,弹载电动舵机的控制精度、收敛速度及鲁棒性有显著提高.