永磁直线同步电机二阶滑模控制仿真研究

针对机床进给系统中永磁直线同步电机在运行过程中,易受系统参数变化、负载扰动及端部效应等不确定性因素影响的特点,设计了二阶滑模速度和电流控制器.在出现参数和推力变化时,为保证动子速度严格跟踪其参考信号,同时消除磁阻作用和推力波动,分别独立选取速度和直轴电流控制的滑模量.控制律采用二阶滑模的螺旋算法,二阶滑模将不连续控制作用于变量的高阶微分上,理论上可消除抖振.仿真和实验结果表明该策略具有较强的速度跟踪性能,对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,同时有效地削弱了抖振现象.     

基于积分滑模面的飞机姿态模糊滑模控制

飞机姿态控制是一个非线性、强耦合、多输入多输出的复杂系统.为了提高一般滑模控制的控制精度,通过反馈线性化方法对飞机姿态非线性动力学模型进行线性化处理,在此基础土设计了一种基于积分滑模面的滑模控制方法.为了减弱积分滑模控制的抖振,利用模糊推理根据滑模面的变化情况自适应调整滑模切换控制部分,从而达到减弱抖振的目的.采用Lyapunov原理-明了系统的稳定性.仿真实验表明了所提方法的有效性.     

基于二阶滑模的刚体航天器姿态跟踪控制

针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于二阶滑模的姿态跟踪控制方法。首先介绍高阶滑模控制基本原理,并建立基于修正罗德里格参数(modified Rodrigues parameter, MRP)描述的航天器数学模型,采用李雅普诺夫第二法推导二阶滑模姿态控制律。理论分析和仿真结果表明该方法能够有效消除系统抖振,并实现航天器姿态跟踪的精确定位,且系统具有全局稳定性和鲁棒性。     

基于回归神经网络的滑模跟踪器设计

基于回归神经网络的在线辨识 ,为实现非线性系统自适应控制提供了一种很有应有前景的方法。本文基于具有线性输入特性的神经网络 ,提出了使系统辨识误差具有指数收敛特性的学习算法。为了得到尽可能普遍的控制律 ,本文运用滑模技术设计出控制信号 ,用其补偿神经网络模型与非线性系统之间的匹配误差。以此为基础 ,提出一种新的基于回归神经网络的间接自适应控制方案。仿真结果表明 ,本控制方案具有较好的跟踪性能     

基于二阶滑模的BTT导弹反演滑模控制

针对具有非匹配不确定性的倾斜转弯(bank-to-turn, BTT)导弹非线性动力学模型,基于反演思想和二阶终端滑模控制方法,设计了一种新的BTT导弹反演滑模控制器。反演设计的每一步均采用滑模控制对不确定性进行补偿,并在最后一步设计中采用非奇异二阶终端滑模控制,既能防止抖振对舵机造成损坏,又减小了累积误差。采用精确微分器解决“计算膨胀”问题,并证明了跟踪误差最终有界。仿真结果表明,通过适当选取设计参数,跟踪误差将收敛到原点附近任意小的邻域内。     

基于GA优化的质量矩拦截弹模糊滑模姿态控制

质量矩控制是一种全新的飞行控制方法,与广泛应用的空气动力控制相比,可以避免飞行器在超高马赫数飞行时舵面的气动加热问题,而且,可以提高飞行器的机动性、敏捷性和制导控制精度。以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础,通过对模型合理的简化,得到一个耦合的非线性动力学系统,利用滑模控制设计了拦截弹飞行时的姿态控制系统,提出采用模糊逻辑算法抑制系统抖振的同时,把控制系统的多个设计目标转化为不等式约束,采用遗传算法优化控制参数,控制系统性能满足设计要求。仿真结果验证了这种方法的有效性。     

一种新的趋近律离散滑模控制方法及仿真

利用幂次函数构造了一种新的趋近律离散滑模控制方法,给出了无抖振的理论分析和稳定性证明。在具有传统滑模控制固有强鲁棒性的同时,该方法可以使切换函数无抖振、无正负交替的快速趋近于零。利用倒立摆模型进行了数值仿真,结果表明,该方法控制器的输出、切换函数的值、被控系统的输出均不存在抖振现象,而且被控系统表现出了良好的动态品质。

Abstract：

A new algorithm of the reaching-law discrete-time sliding mode control was designed by using power function.Theory analysis about non-chattering and probative process of stability was given.This algorithm can retain the better robustness of the common discrete-time sliding mode control,at the same time this algorithm can make the value of switch function reach zero speedily.There is no chattering and positive-negative alternation in this process.Numerical value simulation was given by using inverted pendulum model.Simulation results state that there is no chattering hundred-percent in the output of controller,value of switch function,and the output of the controlled system.This algorithm also makes the controlled system achieve excellent dynamic performance.     

BTT导弹滚转通道无抖振滑模控制研究

提出了一种基于舵机动态特性的BBT导弹滚转通道无抖振滑模控制方法。考虑到舵机的动态特性具有滤波性能,采用二阶终端滑模控制策略设计了舵机控制指令,利用舵机的滤波特性得到连续的实际控制,并在设计过程中充分考虑了导弹气动参数和舵机模型的不确定性。仿真结果表明,本方法明显消除了控制信号的抖振,并具有良好的鲁棒性。     

基于光滑二阶滑模的机械臂轨迹跟踪控制

针对机械臂系统具有的强非线性、强耦合、多输入多输出、不确定性等特点,提出一种多变量光滑二阶滑模轨迹跟踪控制方法,该方法能够有效地消除传统滑模控制中固有的抖振现象,并且具有较快的收敛速度.采用李雅普诺夫稳定性理论证明了所提方法具有有限时间收敛性.最后,将所提方法应用于存在模型不确定性以及外界干扰的两关节机械臂轨迹跟踪控制...     

机械臂模糊超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制

针对工业机械臂模型误差和外部干扰等不确定性因素对末端轨迹跟踪精度的影响,设计了一种新的模糊自适应超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制方法。基于机械臂动力学模型,设计一种新的非奇异终端滑模面,采用超螺旋算法设计二阶滑模控制律;为解决滑模控制只能在已知扰动边界的情况下对匹配扰动进行补偿问题,结合模糊推理算法实现对系统未知不确定性的在线补偿,采用Lyapunov理论证明了闭环控制系统的稳定性。仿真与实验对比表明：该控制方法可使机械臂在复杂不确定性因素下实现末端轨迹精确跟踪,并对系统抖振现象进行有效抑制。     

基于模糊逻辑的多连杆柔性机器人连续滑动模控制

采用滑动模控制原理,设计了一个基于模糊逻辑的连续滑动模控制器,对多连杆柔性机器人控制进行抛物线轨迹跟踪控制,并采用ＰＩＤ方法,使得系统镇定,仿真结果表明,本文设计的控制器对输入干扰及柔性机器人模型的不确定性及负载的变化都有良好的鲁棒性,并且良好的动态特性,克服了滑动模控制器所固有的抖动问题。     

Sliding Mode Control in a Nonlinear Flexible Robot System

ＳｌｉｄｉｎｇＭｏｄｅＣｏｎｔｒｏｌｉｎａＮｏｎｌｉｎｅａｒＦｌｅｘｉｂｌｅＲｏｂｏｔＳｙｓｔｅｍ￥ＨｏｕＸｕｅｚｈａｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，１３０...     

运载器起飞段姿态控制性能仿真

姿态控制系统是运载器重要的子系统之一.建立了运载器起飞段侧喷流直接力姿态控制模型.运载器起飞段姿态受到诸多因素干扰,如:侧喷流干扰、姿控发动机启动延时、风干扰、结构干扰以及初始状态干扰等.衡量姿态控制系统性能的指标主要有:姿态控制精度及稳定度、侧喷流发动机燃料消耗及开机次数等.在Matlab/Simulink仿真环境下建立并综合了各种模型,根据实验数据进行了数值仿真.结果表明:在起飞段马赫数较小的情况下,侧喷流发动机能够满足运载器姿态控制的需求.     

多连杆柔性关节机械臂的神经滑模控制

钟对多连杆柔性关节机械臂,设计了基于高斯径向基函数神经网络（GRBFNN）的滑模控制器,该控制器利用神经网络的逼近能力,将各关节的切换函数作为网络的输入,控制器完全由连续的RBF神经网络实现。利用该控制器与线性二次型跟踪器以及传统滑模控制器对三连杆柔性关节机械臂进行轨迹跟踪控制仿真。仿真结果表明：线性二次型跟踪器具有一定传输时延,滑模控制器跟踪轨迹有明显抖振,而神经滑模控制器取消了切换项,消减了抖振,具有良好的跟踪效果和稳定性。     

基于模型参考滑模控制的飞行器姿态控制

研究了空间飞行器大角度机动飞行的变结构姿态控制.采用参考模型的方法设计滑模控制律,首先应用误差四元数来描述参考模型姿态运动,设计符合姿态控制要求的参考模型控制量.在此基础上,应用滑模变结构控制理论设计系统控制量,能使得系统状态跟踪参考模型又能快速趋近滑动面,有效缩短了变结构控制系统中趋近过程,从而提高了变结构控制律的品质.数字仿真结果表明了该控制算法的有效性.     

基于模糊滑模的移动机械臂控制研究

针对移动机械臂的输出跟踪问题,采用PD 前馈控制结构,结合滑模控制和模糊控制的设计思想为其设计了模糊滑模控制器.滑模控制的优点是滑动模态对系统摄动、不确定性以及干扰的完全自适应性,但同时也带来了抖振,运用模糊切换的方法解决了滑动模态的抖振问题.仿真实验表明,所设计的控制器不仅很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱系统的抖振.     

一类不确定非线性系统的模糊边界层滑模控制

饱和函数控制法是抑制滑模抖振的有效方法,为得到跟踪精度和未建模动态鲁棒性之间的权衡,边界层厚度应该自适应调整.对边界层厚度设计模糊控制器进行调整,模糊控制器的输入采用状态轨迹到滑模面的距离| s|和状态轨迹与滑模面的夹角θ.针对二阶不确定非线性系统进行了仿真研究,仿真结果表明该方案可以消除系统抖振,优化边界层厚度,减小系统跟踪误差,使控制系统的跟踪性能优于边界层自适应调整方法和边界层接近角调整方法.