AC斩波器-Semihex~(TM)接法单相电动机调速系统仿真研究

着重研究了AC斩波调压器在SemihexTM接法单相电动机中的应用,建立了AC斩波器—SemihexTM接法单相电动机调速系统的瞬态数学模型,对单相buck型对称PWM交流斩波调压器供电的SemihexTM接法单相电动机的瞬态特性进行了仿真计算,仿真结果与理论分析相符。对正弦波电源供电和AC斩波调压器供电的仿真结果进行了比较分析,所做的工作对AC斩波调压器—三绕组单相电容电动机调速系统设计有一定的工程实际意义和参考价值。     

一类非线性系统的新型增益调度变结构跟踪控制

针对一类参数不确定非线性系统的增益调度变结构跟踪控制,以切换函数作为调度变量,同时考虑系统稳态误差的指标要求,对滑动平面系数、边界层厚度以及控制器系数进行调度,得到了一种新型的增益调度变结构控制策略。不仅消除了系统颤振,减少了系统能耗,提高了系统的控制性能,使得系统能够快速进入并获取稳定的滑动模态,而且使跟踪系统能够满足稳态误差指标的要求。仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

一类模糊时滞系统自适应跟踪控制与仿真

基于T-S模糊模型和变结构控制策略,研究了一类带有参数不确定项的模糊时滞系统自适应输出跟踪问题。首先利用变结构控制理论选择滑动模,根据李雅普诺夫方法,提出了一种自适应变结构控制策略。利用自适应策略的目的在于克服扰动的未知上界,使设计的控制器满足可达条件。该方法确保系统的运动轨迹在有限的时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上。其次根据ISS理论和LMI方法研究了系统状态全局有界的充分条件。最后,通过仿真实例验证了所提方法的正确性和有效性。     

随机系统利用变结构控制方法的镇定

本文研究了Ｉｔｏ型随机系统的变结构控制,构造了参数不具有噪声激励滑动流形与变结构控制律,对Ｉｔｏ型随机系统利用变结构控制方法给出镇定控制律,并用例子演示了本文结果的应用方法。     

严格反馈型随机非线性系统输出反馈滑模控制

研究了一类带有不确定性参数的严格反馈型随机非线性系统的输出反馈镇定问题,主要是采用变结构滑模控制方法(SMC)来设计镇定控制器。首先根据系统的结构和输出状态构造了随机非线性状态观测器,并针对结构参数的不确定性,采用梯度自适应调节律,然后基于系统的观测状态选择滑动模切换流形,给出了不含噪声激励的变结构控制律,并证明滑动模的可达性和闭环系统滑模运动的稳定性,最后讨论了滑模控制的抖振抑制问题。通过系统仿真,与其它鲁棒控制方法进行比较,证明了本方法不仅能够有效地镇定该类随机非线性系统,并且具有一些更好的控制性能。     

开关磁阻电动机控制器的仿真研究

介绍了开关磁阻电动机的准线性数学模型，以此为基础，使用Matlab／Simulink建立了通用的开关磁阻电机仿真模型；设计了电压斩波控制，电流斩波控制，换相控制等开关磁阻电机控制器的通用模块，从而建立了开关磁阻驱动系统仿真模块库。研究重点是设计基于皮特里网络(Petri-Net)的SRD控制策略选择器，并提出适用于微控制器实时控制的皮特里网络算法，仿真和实验结果都表明对优化SRD的四象限运行控制有较明显的效果，可应用于实际。     

标准型双线性比例——微分变结构系统的循环进位控制

在标准型双线性比例变结构系统循环进位控制的基础上，研究这种系统的比例—微分变结构控制。采用时间采样循环和状态变量循环的双进位控制算法，使系统的微分方程成为能分离变量和递推求解的一阶微分方程组。从减小系统失调误差的最终控制目的出发，提出了状态变量分量的步进置换概念。使用旋转算子表达比例—微分变结构的切换。用统一的时钟信号实现控制策略中的三种变换。给出了控制策略的结构图。     

非匹配时变不确定性时滞系统的Terminal滑模控制

针对具有非匹配时变不确定性和时滞的线性系统,提出了快速terminal滑模控制策略.采用非线性滑动平面的设计方法,使得系统状态可在有限时间内收敛至平衡点.滑动平面系数满足扩展匹配条件时,设计的terminal控制器确保了在滑动平面上系统对于非匹配时变不确定性和时滞具有不变性,并保证了滑动平面的到达和闭环系统的稳定.仿真结果验证了控制策略的有效性.     

静止无功发生器动态模型和非线性逆系统-PI控制策略研究

应用状态空间平均建模法推导出静止无功发生器(SVG)的动态数学模型.基于此模型,采用双变量传统PI控制策略控制SVG系统,发现该控制策略在两个控制目标变量(无功功率和直流侧电压)的动态性能方面存在不足.依据所建立的动态数学模型推导出SVG系统的逆函数,由此进一步得出非线性逆系统-PI控制策略以提高SVG系统无功功率和直流侧电压的动态响应速度.应用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建SVG的控制系统模型,仿真结果表明了SVG动态教学模型的正确性和非线性逆系统-PI控制策略的有效性.     

广义双线性系统的变结构控制

利用广义Lyapunov函数方法研究广义双线性系统的变结构控制问题.首先,考虑确定的广义双线性系统,通过引进滑动模动态补偿器来选取切换面,进而设计变结构控制器以保证闭环系统的渐近稳定性.其次,用类似的方法给出了不确定广义双线性系统的变结构控制设计,有效地解决了不确定广义双线性系统的变结构控制问题.最后,通过数值算例说明了设计方法的合理性和有效性.     

时滞时变AUV的模糊变结构控制

针对自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)具有时变的水动力学系数的现象,为了实现其鲁棒控制,设计了一个模糊变结构控制器.该控制器以变结构控制的切换函数及其变化率为模糊控制器的输入,以变结构控制律的变化率为模糊控制器的输出.为了提高控制器的性能,引入了压缩扩张隶属度函数.通过将该控制器和均分隶属度函数模糊变结构控制器、准滑模控制器的仿真对比,证明了设计的控制器具有更好的性能.数值仿真表明,该控制器能很好地实现对具有控制输入时滞和时变水动力系数AUV的深度控制,且稳定后基本无抖振现象.     

二阶输出反馈滑模极值搜索控制方法

针对一类单输入单输出(single input single output,SISO)非线性极值系统的控制问题,提出了一种二阶输出反馈滑模极值搜索控制方法。考虑到此系统的状态量不可测,利用斜坡函数作为输出量的参考跟踪信号,以系统的输出跟踪误差及其微分信号构建切换函数,设计出二阶滑模极值搜索控制律。稳定性分析证明了在任意初始条件下,该方法可使系统的输出量全局收敛至其期望极值的任意小邻域内且所有状态量均是一致范数有界。仿真结果验证了该方法的有效性。     

Sliding Mode Formation Control of Nonlinear Multi-agent Systems with Local Lipschitz Continuous Dynamics

In this paper, the multi-agent formation problem of networked nonlinear multi-agent systems with local Lipschitz continuous dynamics under directed interaction topology, is investigated.Based on the nonlinear dynamics satisfying locally Lipschitz continuous conditions, three kinds of sliding mode controllers are proposed to solve the problem of multi-agent formation control. Using integral sliding mode controller in first-order system, formation shape is achieved within finite time.For second-order system, on the one hand, non-singular terminal sliding mode function is adopted to accomplish the system asymptotic convergence. Furthermore, super-twisting algorithm is proposed to make multi-agent achieve the desired formation within finite time. Lyapunov functions are applied in the whole paper to ensure the system stability. Numerical simulation examples are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed sliding mode control methods.     

具有不可微输入信号的改进型重复变结构控制

针对一类具有结构不确定性和周期性外部扰动的非线性系统,提出了一种改进型重复变结构控制（modified repetitive variable structure control, MRVSC）算法。在传统积分滑模面的基础上构造了改进型积分滑模面（modified integral sliding mode surface, MISMS）。基于MISMS,采用Lyapunov方法设计的MRVSC算法保证了非线性系统的运动轨迹在有限时间内到达MISMS并保持在MISMS上,并且使得滑模动力学系统变为重复控制系统。根据重复控制系统的稳定性条件及灵敏度函数选择MISMS的参数。仿真结果显示,与传统积分滑模控制算法进行比较,MRVSC算法使得非线性系统具有更好的跟踪性能。     

一类非线性系统的直接自适应模糊滑模控制

研究了一类非线性系统的一种直接适应模糊滑模控制（AFSMC）的问题。首先，在系统的非线性动态函数满足可估计和有界两个基本假设的条件下，给无了此类系统基于非线性动态函数估计的一般滑模控制律设计。然后基于目标函数梯度校正的方法，通过自适应机构调解模糊逻辑系统（FLS）的后作参数，所设计的自适应模糊逻辑系统（AFLS）能够逼近系统基于非线性动态函数估计的一般滑模控制律。这样，系统的自适应模糊控制律具有一般滑模控制律的控制效果，同时由于AFLS的滤波作用，具有消除滑模控制高频抖振的特性。数值仿真结果证明了所设计控制律的有效性。     

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.     

Full-order sliding mode control for high-order nonlinear system based on extended state observer

In this paper, a full-order sliding mode control based on extended state observer (FSMC+ ESO) is proposed for high-order nonlinear system with unknown system states and uncertainties. The extended state observer (ESO) is employed to estimate both the unknown system states and uncertainties so that the restriction that the system states should be completely measurable is relaxed, and a full-order sliding mode controller is designed based on the ESO estimation to overcome the chattering problem existing in ordinary reduced-order sliding mode control. Simulation results show that the proposed method facilitates the practical application with respect to good tracking performance and chattering elimination.     

增益调度积分型切换项滑模控制器设计

针对一类不确定离散系统,提出了一种增益调度积分型滑模控制器,并分析其鲁棒H_∞性能。首先,通过状态扩维,得到含有输出误差积分项的离散模型,并利用理想滑模运动性质得出滑模等效控制律,利用输出误差积分项设计增益调度滑模补偿控制律。然后,将滑模闭环控制系统等效为切换系统,基于切换系统相关理论推导了滑模控制参数与闭环控制系统的二次稳定性、鲁棒H_∞性能指标的关系。最后,通过对不确定项和非线性项的处理得到线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI),再求解该不等式,得出满足控制性能要求的滑模控制参数。仿真实验中分析了控制算法的暂态性能和扰动抑制能力,证明了该方法的有效性。     

时敏制导炸弹离散自适应滑模BTT自动驾驶仪设计

为提高航空时敏制导炸弹控制系统的鲁棒性能,增强其大空域作战能力,将参数估计与离散滑模控制相结合,提出了一种适用于航空时敏制导炸弹倾斜转弯(bank-to-turn,BTT)自动驾驶仪的离散自适应滑模设计方法。建立了包含参数摄动项的BTT控制仿射模型,针对弹体气动对称与交叉耦合等特性,利用反馈线性化方法实现了原系统的解耦控制,并得到了参数化的离散滑模控制律;基于Lyapunov稳定性理论设计了控制器参数的自适应规律,有效克服了各动力学系数偏差引起的不确定扰动。仿真结果表明,所设计的离散自适应滑模BTT控制系统实现了各通道的解耦控制,能有效解决含有较大程度气动不确定性时炸弹的指令跟踪控制问题,并且消除了常规滑模控制的抖振现象。     

基于干扰观测器的导引头稳定平台滑模控制

针对导引头稳定平台存在不确定弹体速度干扰以及非线性摩擦干扰的问题,结合滑模控制和非线性干扰观测器理论,提出一种基于非线性干扰观测器的二阶滑模控制方法。针对系统模型中的多个不确定干扰项,首先,采用新型微分跟踪器对状态量的导数值进行估计,进而得到干扰项的估计值,通过坐标变换,将系统中的不确定项进行归一化处理,便于控制器设计;其次,基于新型微分跟踪器设计了新型非线性干扰观测器,以实现对归一化后系统干扰项的精确估计;最后,采用二阶滑模控制算法进行控制器设计。仿真实验证明,新型非线性干扰观测器精度高、响应快,基于干扰观测器的二阶滑模控制方法能够有效隔离弹体扰动与非线性摩擦对导引头稳定平台的干扰,提高了稳定平台的鲁棒性和跟踪精度。