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.     

面向永磁同步电机负载转矩观测的自抗扰改进滑模控制

针对传统永磁同步电机滑模控制中存在的滑模抖振大及响应速度慢的问题,设计了一种新型趋近律,在传统指数趋近律的基础上加入可变比例系数并引入系统状态变量和滑模面的幂次项,减小抖振的同时提高了趋近速率。随后,为了避免引入转速误差的微分项,减小系统高频抖振,采用积分滑模面,设计了永磁同步电机改进滑模速度控制器。针对控制策略中负载扰动波动会导致系统控制精度降低、抖振增大的问题,设计了一种基于新型饱和函数的扩张状态观测器估计负载扰动,并将扰动估计值前馈至改进滑模控制器中,进一步提高了系统的抗扰性能。数值仿真结果表明：所提出的控制策略可显著提高电机动态性能和抗扰性。在电机受负载转矩波动影响时,比PI控制电机超调量减小约23.1%,响应速度提高62.5%,比传统滑模控制电机超调量减小约15.3%,响应速度提高50%。新型滑模趋近律还可以有效降低滑模抖振,与传统滑模控制器相比,采用改进滑模控制器电机抖振降低约50%。     

基于指数趋近律链传动弹仓自适应模糊滑模控制

针对链传动弹仓传动过程中存在非线性摩擦、冲击、参数大范围变化和抖振问题,提出一种基于指数趋近律的滑模控制方法.通过引入模糊自适应算法,完成对趋近律参数的在线调整,实现系统的精确定位控制,使系统在保证快速趋近的同时具有较高的鲁棒性能.采用饱和函数代替切换函数,改进后的饱和函数使得整个切换过程更加连续,有效抑制了趋近过程中系统的抖振.理论分析表明,提出的算法能够保证滑模到达条件成立.实验结果表明,该控制策略的综合控制性能优于等效滑模控制策略的控制效果,能够使系统具有良好的位置跟踪性能,较强的抗干扰能力和理想的定位精度.     

一种滑模控制新型幂次趋近律的设计与分析

针对传统趋近律存在的抖振问题,以及全局收敛速度较为缓慢的情况,本文通过对以往的多种幂次趋近律和指数趋近律进行对比分析,提出了一种新型幂次趋近律.该趋近律在以往幂次趋近律的基础上通过函数改进和新型函数的引入,实现了系统的快速收敛和无抖振.首先,新型幂次趋近律通过改进变指数项,在避免了系统收敛到滑模面时变指数项存在的抖振问题的同时,保留了变指数项在系统远离滑模面时优于比例项和幂次项的快速收敛性.其次,新型幂次趋近律引入了正切函数,在初始状态可知的条件下通过调节正切函数参数能够实现系统更快速的收敛性.本文通过理论证明了新型幂次趋近律能够实现系统快速收敛到滑模面且无抖振,并提出了趋近律中的参数设定方法,保证了系统在有界扰动条件下能够实现有限时间内快速地收敛到期望稳态精度.最后,通过对多种趋近律进行对比仿真验证了该趋近律的有效性,并通过系统在有界扰动下的仿真验证了参数设定方法的正确性,航天器姿态机动控制仿真进一步验证了新型幂次趋近律和参数设定方法的有效性和正确性.     

基于饱和函数的机械臂模糊滑模趋近律设计

为了削弱机械臂滑模控制中的抖振现象,提出了模糊趋近律的控制方法.利用模糊控制器实时调整滑模控制的趋近律参数,并将饱和函数引入趋近律的设计中,设计了一种新型趋近律.该方法既保证了控制系统的快速性和鲁棒性,又能够有效地削弱抖振,另外,控制系统设计简单,便于工程应用.仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了系统的抖振,而且保...     

多输入多输出离散系统的输出反馈滑模控制

针对一类多输入多输出非匹配不确定离散系统,在状态不完全可测的情况下,设计了输出反馈滑模控制器.首先利用Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式技术,给出了滑动模面函数方程,并进行了稳定性证明;其次,为了减弱离散指数趋近律的抖振现象,给出了基于幂次函数趋近律的控制律设计和理论分析过程,最后根据仿真结果验证了该设计方法的可行性和有效性.     

三种趋近律下的倒立摆滑模控制器设计与实现

应用滑动模态控制（Sliding mode control,SMC）对直线一级倒立摆的稳摆控制进行研究.首先以稳定性理论为基础,采用Ackermann公式设计切换函数.然后分别采用指数趋近律、幂次函数及饱和函数设计控制律.经过MATLAB的仿真结果表明,采用饱和函数sat（s）和幂次函数设计控制律时,控制器的输出、切换函数、倒立摆系统的状态变量均不存在抖振现象,系统表现出了良好的动态品质.     

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%。     

基于变幂次趋近律的滚珠丝杠进给系统滑模控制

为了解决滚珠丝杠进给系统滑模控制的抖振问题并提高系统跟踪性能,提出了一种基于变幂次趋近律的滑模控制方法.所设计的非线性干扰观测器能精确地观测出是否满足匹配条件的干扰.采用改进的变幂次趋近律提高了滑模函数的收敛速度,改善了运动品质.在控制律中设计积分补偿项消除了匀速段的稳态误差.仿真及实验结果表明:基于指数趋近律方法的最大跟踪误差仿真值与实验值分别为3.40和17.77μm,基于改进的变幂次趋近律方法的最大跟踪误差仿真值与实验值降低至2.79和11.00μm.控制电压信号中的抖振明显削弱,且增加外部干扰后仍能维持高精度.仿真及实验结果证明了基于变幂次趋近律的滚珠丝杠进给系统滑模控制方法能够有效消除抖振及匀速段的稳态误差,提高跟踪精度,且对外部干扰具有强鲁棒性.     

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。     

基于PID趋近律的航空发动机滑模变结构控制

研究了一种自调节趋近律的滑模变结构控制器,以切换函数s作为偏差,趋近速度由一个PID控制器调节,目的是使到达滑模面的穿越速度最小从而减少抖振,同时使到达滑模面时间最短.根据航空发动机稳态数学模型,设计其滑模变结构控制律,构建了基于PXI总线的发动机滑模控制平台.通过半实物实验结果证明,该控制器响应速度快,高频抖振很小,具有很强的鲁棒性能和跟踪性能.     

摇臂轴助力式循环球EPS系统的控制策略

设计了一种摇臂轴助力式循环球EPS系统,采用滑模控制方法设计系统控制器。在考虑了二级减速机械结构磨损的基础上,建立EPS系统的状态方程,并根据滑模控制理论求出EPS系统的切换函数,然后采用一种优化后的指数趋近律来限制切换函数的1阶导数。通过MATLAB/Simulink建立EPS系统动态模型并仿真,结果表明滑模控制下的EPS系统跟随性好、超调量小,且有效削弱了滑动模态切换引起的抖振。研究结果可供新能源汽车转向系统的设计与开发参考。     

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。     

一种改进的柔性关节机械臂分级滑模控制

为实现多自由度柔性关节机械臂高精度定点控制和振动抑制,提出了一种改进的分级滑模控制算法.该算法借鉴分级滑模的思想,分别根据减速器输出角和关节角设计第一级滑模面,然后根据第一级滑动模态设计第二级滑模面.采用双幂次趋近律,使滑动模态无论是远离还是接近滑模面时都具有很快的趋近速度,而且控制力矩的抖振小,动态性能好.应用李雅普诺夫理论证明了所设计的控制器能够保证二级滑动模态有限时间有界稳定,进而一级滑动模态和系统状态也是有限时间有界稳定.数字仿真结果表明,所提控制算法与未改进之前相比,关节角的响应时间快1 s,并且提高了定点控制的精度,有效减小了抖振.     

基于遗传算法的一类非线性系统的变结构控制

针对不确定性的非线性控制系统,提出了一种基于遗传算法的滑模变结构控制方法.采用遗传算法实时调整切换面参数和趋近律系数,构造出最佳切换函数和指数趋近律,使得系统不仅能快速到达切换面,增强了系统的鲁棒性,而且消除了系统抖振,实现了完全跟踪,改善了控制系统的性能.通过对倒立摆系统进行仿真,结果表明该控制方法的有效性.     

转炉炉口微差压的模糊滑模控制系统设计

针对转炉炉口微差压控制系统的非线性、干扰大和时变的特点,提出了一种基于干扰观测补偿的模糊滑模控制策略。通过分析滑模控制理论,得出了切换增益引起抖振这一结论。引入指数趋近律,发现切换增益与滑动因子绝对值呈正比关系。利用模糊设计规则对切换增益进行有效估计,使其更逼近滑模到达滑模面所需增益。结合基准观测器和经过处理所得到的等效干扰观测器,使得系统仅由增益就可对外界干扰进行快速反应。Matlab仿真研究结果表明:采用模糊滑模控制比常规PID控制的响应时间减少了0.14s,达到峰值时间减少了1.08s,超调量相对减少了0.025%,系统的切换增益更小,有效地遏制了抖振现象。工程实际应用表明:应用所提方法后,系统的抖振相对于滑模控制降低了10%,调节时间相对常规PID控制降低了0.38s,取压口处压力波动范围为-3.5～7Pa,比常规PID控制的效果提高了50%左右,系统抑制干扰的能力明显增强。     

滑模控制中一类趋近律的改进

研究了滑模控制中趋近律的问题,提出了一类趋近律的改进方法.结合准滑动模态法与趋近律法,在改进了的具有变压缩系数的结合趋近律的基础上引入了"边界层"的概念,此控制策略在"边界层"外采用趋近切换控制,在"边界层"内采用线性化反馈控.实例仿真表明,改进后的趋近律法可以有效地消除抖振从而保证控制质量.     

不确定分数阶广义系统的滑模控制器设计与仿真

针对一类含有外部扰动的分数阶广义系统进行滑模控制研究，提出了一种改进的指数趋近律从理论上消除了抖振.通过构造分数阶反馈控制器的方法将分数阶广义系统正常化.采用积分滑模面以消除滑模运动的趋近阶段.分数阶次α分0<α<1和1<α<2两种情况讨论，运用Kronecker积与LMI方法，分别设计增益矩阵使得滑动模态方程稳定.在滑模控制器的设计中，对指数趋近律进行了性能的改进，以所设计的连续函数代替符号函数，使得当状态趋近滑动模态时可以与滑动模态实现光滑过渡.最后，通过Simulink建立滑模控制仿真实验，验证了0<α<1和1<α<2两种情况下算法的有效性.     

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.     

基于分数阶滑模转速控制器的永磁同步电机矢量控制

传统滑模控制方法在永磁同步电机控制中应用广泛,但该方法存在超调量大、抗干扰能力弱、抖振较大等问题,针对这些问题,提出了一种分数阶滑模控制方法,运用该方法设计分数阶滑模转速控制器.首先,设计分数阶滑模面;其次,在传统趋近率的基础上引入分数阶理论,提出一种新型分数阶趋近率,该新型趋近率是将幂次趋近率与分数阶微积分相结合,且...