基于改进幂次趋近律的滑模控制H桥逆变器的非线性行为

滑模控制具有响应速度快和鲁棒性强等优点,在H桥逆变器的控制中有广泛应用.为改善滑模控制中的抖振现象,将改进幂次趋近律引入滑模控制H桥逆变器.分析逆变器工作过程,运用频闪映射理论建立逆变器的离散数学模型;利用折叠图和分岔图,研究不同控制参数下逆变器出现的非线性行为.研究结果表明:逆变器中存在复杂的非线性行为,同时出现了多倍数的周期状态.     

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%。     

基于改进幂次趋近律的壁板振动主动滑模控制

在传统幂次趋近律滑模控制算法中,幂次系数a值的选取尤为关键;若a值过大会导致在滑模函数较小时,控制出现剧烈的抖动;而a值过小会导致整个控制过程衰减速度过慢。针对该问题,构建了一种自适应的幂次系数,形成了改进的基于幂次趋近律滑模控制算法,选择飞机壁板振动模态为研究对象,仿真验证了该算法的可行性;最后通过NI-CompactRIO平台进行了壁板振动控制实验。实验结果表明,针对壁板的第一阶模态,改进的幂次趋近律滑模算法振动抑制效果达到10.59 d B,而传统幂次趋近律滑模算法效果为7.53 d B,提升了3.06 d B。     

基于模糊趋近律的自适应滑模变结构控制

针对一类非线性不确定系统,把自适应模型跟踪控制和模糊控制与趋近律相结合,提出一种新的自适应模糊滑模变结构控制方案.不仅消除了滑模变结构控制固有的高频颤动现象,对模型不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性,而且改善了系统到达段的品质,同时跟踪误差可收敛到零的一个邻域内.仿真结果也表明了该方案的正确性.     

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.     

基于改进滑模趋近律的航空发动机控制器设计

将多幂次滑模趋近律用于航空发动机控制,设计了基于滑模控制方法的航空发动机追踪控制器。针对多幂次滑模趋近律在航空发动机追踪控制中出现的高频振荡问题,提出了一种改进的多幂次滑模趋近律。基于改进多幂次滑模趋近律的追踪控制仿真表明,改进的多幂次滑模趋近律适用于航空发动机追踪控制,该方法不仅具备了多幂次滑模趋近方法响应速度快、鲁棒性好的优点,而且消除了控制中的高频振荡现象。     

一种改进的变结构控制律

在研究变结构控制中常用到的非线性控制律的基础上，提出了一种变结构控制律，并将它用于潜艇深度控制系统的仿真研究中。结果表明，使用该控制律使控制系统的调节时间缩短，并且在滑动模态上的抖动明显减小。     

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.     

结构变结构控制的指数趋近律改进方法

提出了一种指数趋近律，当正常运动段远离切换面时，能快速地趋向切换面，当运动段接近切换面时，趋近速度又大大降低，与常用指数趋近律相比，过渡时间，系统的抖动以及所需控制力都进一步减小，将这一理论应用到三层剪切型框架进行数值模拟，振动控制效果明显。     

建筑结构滑模控制的趋近律方法

利用滑动模态控制方法对建筑结构进行振动控制,给出了基于指数趋近形式的控制律方法。当最大控制力受限时,给出了饱和滑模的控制方法和切换函数的确定方法。对以２种情况进行了研究：一种是,结构每一层都安装有传感器的全状态输出反馈滑模控制;另一种则是,只在结构重要位置上安装有传感器,并只利用此有限数量的传感器输出进行控制有有限状态输出滑模控制。算例结果表明,所提出的滑模控制方法能有效减小结构地震峰值响应,效果     

基于快速平稳幂次趋近律AGV滑模轨迹跟踪控制研究

针对应用于地下车库的自动导引车(automated guided vehicle,AGV)轮式泊车机器人轨迹跟踪过程中的位置偏差和姿态偏差问题,提出了一种快速平稳幂次趋近律的滑模轨迹跟踪控制方法.首先,在泊车机器人坐标系下建立运动学模型,通过全局坐标系与机器人坐标系之间的转换关系,得到泊车机器人在全局坐标系下的运动学模型;然后采用Lyapunov直接法设计滑模切换函数,采取快速平稳幂次趋近律的方法使泊车AGV从偏差状态快速到达滑模切换面,使AGV泊车机器人快速平稳地跟踪给定参考轨迹.最后,通过MATLAB进行仿真试验,仿真结果验证了所提方法的可行性与有效性.     

基于离散非线性指数趋近律的变结构控制

 针对传统趋近律抖振大、趋近速度不快的缺陷,提出了一种新的离散趋近律。通过在指数趋近律切换项系数中加入非线性函数,实现了切换项系数随运动点到切换面的距离从大到小逐步变化,加快了趋近速度并降低了抖振,间接提高了系统鲁棒性。仿真结果证明,离散非线性指数趋近律具有良好的趋近品质,对确定性系统和不确定系统都有良好的控制效果。     

一般双线性变结构系统的等价控制及趋近律

使用坐标变换,将双线性系统中的倍增控制项和叠加控制项重新组合成与线性系统有相同形式的非线性系统。系统的控制矩阵是状态变量的非线性函数矩阵。采用等价控制和趋近律方法设计变结构控制律,控制律白等价控制和取决于趋近律的变结构控制两部分组成,构成状态变量的非线性反馈。给出了一个三阶系统数字例子的计算机仿真结果。     

建筑结构抗震控制的闭环趋近律方法

对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究,给出了基于趋近律方法的变结构闭环抗震控制方法。算例分析结果表明,该控制方法能有效地减小结构的地震响应,具有较好的工程应用价值。     

基于滑模变结构控制的有源电力滤波系统研究

针对三相三线制并联有源电力滤波系统中存在时延、负载突变等不确定因素,建立改进的有源电力滤波器离散数学模型,提出直流侧电压控制方案.设计滑模变结构控制器,采用自适应速度函数,提高系统收敛到滑模面上的速度.提出高精度滑模观测器,提高系统的控制精度并减小系统的抖振幅度.分析了控制系统的稳定性,证明了所设计的趋近函数和滑模观测...     

基于滑模变结构控制的有源电力滤波系统研究

针对三相三线制并联有源电力滤波系统中存在时延、负载突变等不确定因素,建立改进的有源电力滤波器离散数学模型,提出直流侧电压控制方案。设计滑模变结构控制器,采用自适应速度函数,提高系统收敛到滑模面上的速度。提出高精度滑模观测器,提高系统的控制精度并减小系统的抖振幅度。分析了控制系统的稳定性,证明了所设计的趋近函数和滑模观测器的收敛性。仿真结果表明,所提出的控制方法有较好的效果,可以提高系统的控制精度。     

基于组合趋近律的离散系统的滑模变结构控制

针对指数趋近律的离散形式自身的缺点,即存在切换带为带状。当系统在切换带中运动时,最后不能趋近于原点,而是趋近于原点附近的一个抖振。而且抖振可能激励系统中存在的为建模高频成分,并可能增加控制器的负担等问题。本文利用组合趋近律来控制离散系统,使得系统具有良好的品质。仿真结果表明,该趋近律控制方法对系统的参数不确定、外部扰动和噪声具有强鲁棒性,系统的动态、静态品质得到了改善。     

引入滑区法的板球系统新型幂趋近律滑模控制

针对板球系统的滑模控制趋近速度慢、在切换面附近易产生高频抖振的问题,设计了一种基于新型幂趋近律的滑动区域法滑模控制方案. 首先,在原切换面的基础上设计了两条辅助切换面,定义了滑动区域;然后,提出了新的趋近参数,并用幂次函数代替符号函数;最后,采用Lyapunov理论证明了控制策略的稳定性. 实验结果表明,所设计的控制器不仅有良好的动态性能及稳态精度,还能有效地抑制系统产生的抖振,验证了控制策略的有效性.       

非线性摩擦干扰下伺服系统模糊趋近律滑模控制

针对伺服系统由于受非线性摩擦力的影响而产生的"爬行"和"平顶"现象,提出了模糊趋近律方法,设计了基于T-S模糊模型趋近律的滑模控制器,并进行了实验和仿真研究. 实验和仿真结果表明:所设计的控制器能有效地消除低速"爬行"和"平顶"现象,提高伺服系统的跟踪精度;同时该控制器能显著降低常规趋近律滑模控制器的抖振问题,改善控制品质. 该控制器适用于控制品质要求高的伺服系统.