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.     

柔性二级倒立摆的准滑动模态控制研究

柔性二级倒立摆是一个高阶非线性强耦合的自然不稳定系统,为了对其进行稳摆控制,基于建模机理建立了柔性二级倒立摆数学模型,提出准滑动模态控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性.仿真结果表明:基于准滑动模态控制的滑模变结构控制方法能够更好地实现倒立摆稳定控制;比传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,削弱了抖振.     

基于GA优化趋近律的准滑模控制研究

针对滑模控制(SMC)中的抖振问题,采用了基于指数趋近律的准滑动模态控制,并提出了用改进遗传算法优化趋近律参数,提高系统动态性能的思路.对由PMSM构成的交流伺服系统进行仿真试验,结果表明该方法有效.     

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.     

基于MATLAB的步进电机PID闭环控制系统仿真

本文根据两相混合式步进电机的细分驱动原理,利用MATLAB建立其PID闭环控制系统仿真模型.通过系统仿真,分析步进电机PID控制下系统的响应情况,从而提高系统的控制和运行精度,具有一定的工程实用价值.     

“倒三角”系统的神经滑模控制

针对高阶非线性、强耦合倒三角平衡系统,设计一种神经滑模控制器(NNSMC)对其进行平衡控制。所设计的控制律由系统进入滑动模态的等效控制量及神经网络学习算法计算得出的系统补偿控制量构成。其中,等效控制部分保证系统滑动模态可达,补偿控制量用于对系统的干扰和不确定性的补偿。该方法既保留了滑模控制所具有的较强的鲁棒性,又使控制系统滑动模态的品质得到保证和改善,同时削弱了系统的抖振。计算机仿真结果表明了该方法的有效性和可行性。     

步进电机细分驱动控制系统设计与实现

针对步进电机容易失步,导致定位不准的问题,提出采用细分驱动控制的方法控制步进电机.首先对两相混合式步进电机进行了数学建模,并在Matlab/Simulink环境下对步进电机在不同细分数下进行了仿真研究,仿真结果表明细分驱动控制能显著提高步进电机运行性能.然后基于STM32F103处理器设计了细分驱动控制硬件系统并进行了测试,通过步进电机带动丝杆在700 mm范围内运动,在2细分、4细分、8细分、16细分状态下的误差分别为1.7、1.1、0.5、0.2 mm.测试结果表明,提高细分数能提高步进电机精度、降低噪声,本系统具有较强的实用价值.     

基于转矩星矢量模型的两相混合式步进电机控制系统

以转矩星理论为指导,对两相混合式步进电机的驱动电路进行了研究,建立了该步进电机的转矩星矢量模型,以8098单片机为基础,利用PL/M96语言设计了具有形式简单、功能强大的两相混合式步进电机控制系统,实现了平滑无级调速和恒流控制·通过对110BYG450型750W两相混合式步进电机进行速度控制·结果表明,该系统运行良好,并有潜力实现直接传动系统的在线控制·     

二阶滑模变结构控制系统的滑模到达条件

为了削弱经典滑模变结构控制系统的抖振、简化二阶滑模变结构控制器的计算过程,提出了一个二阶滑模变结构控制系统的滑模到达条件.运用李雅普诺夫稳定性理论和常微分方程理论,得到了控制系统在该到达条件下的两个结果:系统相轨迹能实现在有限时间内收敛于滑动模态,控制系统具有较好的鲁棒性.最后通过该到达条件设计了系统的变结构控制器.仿真结果表明该到达条件能有效抑制系统抖振,并且具有良好的鲁棒性.     

一类离散不确定切换系统的滑模控制

由于离散切换系统的输入矩阵不同,采用矩阵加权方法设计了一个公共滑模面。基于平均驻留时间方法设计切换信号,给出了理想滑动模态指数稳定性的充分条件。通过设计的滑模控制律,将系统状态轨迹于有限时间内趋使到准滑动模态内。最后,数值仿真验证了该方法的有效性。     

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.     

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。     

模糊滑模控制交流调速系统

针对滑差频率矢量控制交流调速系统,提出并设计一种模糊滑模控制算法对速度环进行控制。该控制算法具备模糊逻辑控制和滑模控制两者的优点,并且较好地解决了滑动模态的抖动问题;同时该控制算法具有结构相对简单、容易实现、能使系统获得优良的动静态性能等特点。     

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%。     

基于离散时间滑模控制器的自动变速器滑差控制

设计离散时间系统滑动模态变结构控制器,对闭锁离合器进行滑差控制以提高整车燃油经济性,消除发动机扭矩波动造成的传动系统冲击.采用零相位数字滤波器,以抑制滑模控制系统中的抖振.建立传动系统仿真模型对滑模控制器进行验证,并与传统比例-积分-微分(PID)控制器进行比较;通过硬件在环仿真测试车辆在十五循环工况(ECE)下有无滑差控制时的燃油消耗量.结果表明,滑差控制有效吸收传动系冲击,液力变矩器在滑差控制下的传递效率高于纯液力传动,可降低整车燃油消耗;基于滤波的滑模控制器,控制律平滑变化,具有更好的响应速度和跟踪指令信号的能力.     

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。     

基于三步法的板球系统滑模控制器研究

为解决非线性板球系统滑模控制中出现的抖振现象以及轨迹跟踪过程中多扰动问题,提出了一种基于三步法的滑模控制方案。首先,建立板球系统状态空间模型,设计滑模控制律克服系统存在的不确定性扰动;其次,将三步法控制规律与滑模控制算法相结合,设计三步法滑模控制器,避免了滑模控制中存在的抖振现象;最后,通过李雅普诺夫函数证明了闭环控制系统的稳定性。对比仿真实验结果进一步验证该方法在轨迹跟踪控制中的有效性。     

一种基于TMS320F2812的五相步进电机细分驱动方案

针对五相步进电机不易控制的问题,阐述了步进电机细分驱动原理,建立了细分驱动数学模型并在Matlab/Simlink环境下进行了仿真,在硬件系统设计方面采用TI公司专门用于电机控制的DSP处理器TMS320F2812来实现五相步进电机的细分驱动控制,给出了整个系统的软件设计.实验结果表明:采用DSP实现了五相步进电机的细分控制,提高了步进电机的分辨率、提升了系统的控制精度和性能.     

多关节机器人的自学习模糊全局滑模控制

针对模型不确定性多关节机器人的轨迹跟踪控制问题,研究多关节机器人全局滑模控制,为了削弱系统在滑动模态上的抖振,将模糊控制和全局滑模控制相结合,提出一种自学习模糊全局滑模控制方法.该方法利用模糊系统的输出代替全局滑模控制中的非连续开关切换量,并根据滑模变结构原理,设计自学习算法,动态调整模糊隶属函数的参数.通过对2关节机器人的仿真,结果表明在存在模型误差和外部扰动的情况下,该方法既能达到快速跟踪,又能很好地消除控制器的抖振.     

二重积分滑模控制最大功率点的研究

针对最大功率点滑模控制器中存在跟踪电压误差、抖震和瞬态响应缓慢等问题,在一个独立光伏系统中,提出了一种新型的基于双积分滑模控制最大功率点跟踪,为此二重积分滑模控制器采用跟踪电流误差项的滑动面来消除稳态误差。实验结果表明:与滑模控制器和积分滑模控制器控制过程相比较,采用二重积分滑模控制器极大地削减了输出电压稳态抖震,使输出电压值更为精确。在光伏系统中,使用MATLAB仿真软件可以有效的验证所提出的二重积分滑模控制器。