基于全局滑模控制的线控转向控制器设计

针对线控转向(steer-by-wire, SBW)系统快速稳定性的要求,在对滑模控制进行研究的基础上,对全局滑模控制进行改进,设计了SBW系统前轮转角跟踪控制方法,实现了前轮对目标转角跟踪的有效控制并进行了数字仿真实验。仿真结果表明:所设计的快速全局滑模控制器可以更好地跟踪前轮目标转角理想值,使跟踪误差控制在±0.02 rad以内,同时提高了转向系统的稳定性。     

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.     

基于新型变指数趋近律的智能小车轨迹跟踪

针对一种跟踪运动精度低、鲁棒性弱的新型智能滑模小车的轨迹跟踪运动控制问题,提出了基于新型变指数趋近律的小车轨迹跟踪运动控制器的研究方法。该方法在趋近律中加入了变指数幂次项,且能保证趋近律在限时间内稳定运行来限制抖振现象,使小车在趋近阶段中按不同趋近速度做自适应调节。通过对滑模小车的运动学模型进行坐标变换,建立小车轨迹面的跟踪收敛误差模型,接着根据Lyapunov稳定性理论和新型趋近律的跟踪全局有限性和时间收敛误差性建立滑模面,设计跟踪误差控制律。控制小车的线速度和角速度使轨迹跟踪误差迅速趋近到0,来实现其对给定期望轨迹的快速跟踪。最后采用MATLAB仿真软件进行系统控制特性的仿真研究,通过对比双幂次趋近律的滑模控制方法验证实验的有效性。     

线控转向系统的自适应神经网络滑模控制

传统滑模控制(SMC)方法应用到线控转向系统时,需要预先获取系统干扰的上界值,且系统干扰变化会导致转角控制稳定性变差.为了提高线控转向系统的车轮转角跟踪性能,提出了一种考虑系统干扰的自适应神经网络滑模控制(RBFSMC)方法.RBFSMC先采用径向基神经网络对系统的不确定性和电机力矩扰动进行实时估计,再结合传统滑模控制...     

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     

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。     

基于新型趋近律的半主动悬架模糊滑模控制

面向重载运输车辆的行驶过程,为了提高驾驶员的乘坐舒适性和行车安全性,设计一种基于新型趋近律的半主动悬架模糊滑模控制器。首先,为解决实时测量路面信号的问题,基于改进的参考天棚模型,将簧下质量的运动状态直接作为控制系统输入;其次,针对滑模控制引起的系统抖振和收敛速度慢的问题,引入可变边界层饱和函数的新型趋近律,再将模糊控制与滑模控制相结合,以保证控制精度和控制鲁棒性;最后,将重载运输车辆半主动悬架作为仿真对象进行仿真。结果表明,相较于传统模糊滑模控制,车身垂向加速度降低78.9%,车轮动载荷下降13.6%,悬架动挠度减小31.4%。所设计的控制器可提升以车身垂向加速度和悬架动挠度为评价指标的乘坐舒适性和以车轮动载荷为评价指标的行车安全性,为半主动悬架系统的智能控制研究提供参考。     

基于双曲正切趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机基于指数趋近律滑模控制方法系统抖振大,控制器设计过程中参数整定复杂的问题,提出一种基于双曲正切趋近律的滑模控制方法。在原有指数趋近律基础上引入双曲正切函数,不仅保留了指数项趋近速度快的优点,还使系统抖振得到抑制,使控制器设计过程中参数整定得到简化。利用双曲正切趋近律设计了永磁同步电机的滑模控制器,并用李雅普诺夫函数证明了其稳定性。应用Matlab软件搭建了仿真模型并与传统指数趋近律控制方法进行比较,仿真结果表明该控制器与传统指数趋近律控制器相比超调更小,稳定性更高。     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.     

基于趋近律的力矩电机终端滑模轨迹跟踪控制

针对终端滑模控制的抖振及收敛缓慢问题,提出一种基于改进趋近律的快速非奇异终端滑模控制(FNTSM)策略,将提出的控制策略应用于直流力矩电机的跟踪控制,设计了FNTSM轨迹跟踪控制器.仿真结果表明:在负载扰动力矩影响下,该算法能有效地抑制抖振,准确跟踪目标轨迹,使跟踪误差在有限时间内收敛到零;此外,与基于指数趋近律、快速平滑趋近律的普通非奇异终端滑模相比,具有更好的趋近性能和更快的收敛速度,验证了所提算法的有效性和优越性.     

基于新型趋近律的板球系统反步滑模最优控制

针对板球系统控制精度低、鲁棒性差和响应慢等问题,提出一种基于新型趋近律的反步滑模最优控制方案.首先,用跟踪误差与虚拟控制量设计滑模面;其次,将反步法与滑模控制相结合设计新型趋近律,由此设计控制器;然后,采用Lyapunov理论证明整个系统的稳定性;最后,通过改进粒子群算法寻找一组新型趋近律的最优参数,实现最优控制.仿真实验结果表明,提出的控制策略能消除误差提高系统控制精度,系统调节时间为0.2 s,能加快系统响应速度,增强了系统鲁棒性,较好地抑制了抖振,验证了所提控制方案的可行性.     

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.     

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。     

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。     

电动助力转向系统的滑模变结构控制

电动助力转向系统实际上存在着系统参数变化、路面干扰等不确定性因素,传统的PID控制方法只能在特定的系统参数情况下基本满足控制要求,无法处理系统的不确定性.针对这一问题,采用指数趋近律方法设计了滑模变结构控制器.仿真结果表明,滑模变结构控制方法具有较好的稳态性能和动态性能,而且其滑动模态对系统参数的摄动具有完全的自适应性,可以对电动助力转向系统实现鲁棒控制.     

基于自适应趋近律的滑模控制方法

为了提高系统的动态性能和稳态精度,在幂次趋近律和变速趋近律基础上提出一种自适应趋近律.当系统状态变量距离滑模面较远时,幂次项起主要作用,保证趋近速度足够大;当系统状态变量距离滑模面较近时,变速项起主要作用,随系统状态变量自适应调节滑模面参数,直至系统状态轨迹运行到稳定点.趋近律具有二阶滑模特性,可在有限时间内到达滑模面.当系统出现有界外部干扰时,系统状态及其导数可快速收敛到平衡点附近的邻域内.仿真结果表明:提出的自适应趋近律能够有效提高系统动态性能和稳态精度,增强系统鲁棒性.     

速度矢量场二阶滑模无人艇引导律

针对航速和航道未知扰动等因素,提出一种速度矢量场二阶滑模无人水面艇(USV)引导律。首先,建立无人艇运动学和航向角动力学模型;其次构造路径误差(y_e)模型,设计基于航速(V_g)的路径误差矢量场,速度越大,航向角变化越小;再结合二阶滑模面设计一种速度矢量场二阶滑模无人艇引导律,并考虑未知扰动因素Δ分析速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的稳定性。仿真结果表明：相比于经典矢量场,速度矢量场有效实现航速V_g越快,航向角变化率越小,矢量场越平缓,提高了USV航行安全性和稳定性;基于速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的路径跟踪控制系统鲁棒性更强,路径跟踪准确度更高,能够较好地完成路径跟踪。     

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%。     

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.