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。     

考虑导弹动态延迟特性的滑模导引律设计

基于平面拦截问题,考虑导弹自动驾驶仪一阶动态延迟特性,应用滑模变结构控制方法,以零化视线角速率为目的,设计了一种滑模导引律。该导引律可使得滑模面在有限时间内收敛至零,进入滑模面后可确保视线角速率在制导结束前收敛于零,从而保证高制导精度,且导引律中的变结构项只要大于目标加速度的变化率即可保证制导系统的有限时间收敛性和鲁棒性,从而大大降低了制导系统的抖动。最后以空中拦截为例,仿真验证了在导弹自动驾驶仪存在大延迟和目标做大机动逃逸下,该导引律具有良好的制导性能和高制导精度。     

多输入离散不确定时滞系统变结构控制设计

研究了多输入离散不确定时滞系统的变结构控制问题。首先对原离散时滞不确定系统进行了化简,将其归结为一个无时滞的不确定离散系统形式;在此基础上提出了一种新的变结构控制设计方法和控制律算法,并给出了动态性能比较。对于不确定性为慢变的情况,该算法能使空间任意点出发的运动,都在有限时间内到达滑动模态的设定邻域,渐近稳定的到达到原点,且抖振以指数速率衰减到零。仿真结果表明了方法的有效性。     

两自由度冗余驱动并联机器人的研究

提出了一种冗余驱动的具有两个转动自由度的新型空间并联机器人，以提高系统的稳定性，满足某水下运动模拟装置的要求。在对系统进行动力学分析并考虑消除内力的基础上，针对液压驱动并联机器人平台参数不确定及外界干扰的特点，设计了两层滑模的变结构控制器，采用Lyapunov方法进行控制律的选取。仿真试验表明了变结构控制算法对于系统控制的有效性和鲁棒性。     

基于滑模变结构的弹道跟踪制导律设计

针对防空导弹弹道跟踪问题,基于滑模变结构理论设计了一种弹道跟踪制导律。首先,采用弹道坐标变量而不是时间变量对导弹质点运动模型线性化,得到允许扰动范围更大的线性化模型;接着,基于单输入线性系统滑模变结构控制理论设计滑模面和制导指令,并给出制导系统工作原理;最后,在一定干扰作用下,将所设计的跟踪制导律应用于导弹质点运动仿真,从模型优劣、抑制随机风干扰能力、鲁棒性等方面进行分析,并与线性二次型调节器（linear quadratic regulator, LQR）跟踪制导律进行了比较,结果表明,该线性化模型与以时间为自变量的线性化模型相比具有一定优势,且滑模制导律对模型不确定性具有更好的鲁棒性。     

不确定多变量线性系统的快速收敛滑模控制

讨论了一类不确定多变量线性系统滑模变结构控制的快速收敛问题,提出一种指数型快速终端滑模变结构控制方案。通过非奇异线性变换将不确定系统化为简约标准型,而后设计了非线性指数型快速终端滑模超曲面,给出了滑模面参数矩阵的选择方法。在此基础上设计了变结构控制律,使系统状态在有限时间内到达滑模面上,随后保持在滑模面上并按指数型终端滑模的规律运动,在有限时间内收敛到平衡点。与普通的快速终端滑模相比,系统状态能以更短的时间到达平衡点。该方法具有全局稳定性和鲁棒性,仿真结果证明其有效性。     

多输入离散时滞系统的保性能变结构控制

针对多输入离散时滞系统,给出了一个保性能滑模变结构控制设计方法.首先利用状态变换将离散时滞系统化成为无时滞的离散系统形式,然后用线性矩阵不等式和保性能控制求解出切换函数的设计参数.该方法不仅既保证了滑动模态渐近稳定,又使得给出的性能指标有界.另外给出了一个新的变结构控制律设计方法,可以有效的抑止了滑动模态的抖振,克服了常规方法系统状态不能渐近到达原点的缺点.仿真结果表明了方法的有效性.     

一种受生物启发的变结构模型跟踪控制算法

变结构模型跟踪控制系统既具有由稳定性方法设计的一般模型跟踪控制的自适应性,又具有变结构滑模控制的优点。但在具体实现时,由于控制滞后等因素会引起震颤,从而影响系统的正常工作。设计了一种受生物启发的变结构模型跟踪控制算法,其设计简单,参数调整容易。仿真结果表明,该控制优于一般的变结构模型跟踪控制,不仅能有效抑制震颤,而且能改善系统跟踪性能,并能减小非自衡对象加载后的静差,全面改善了系统的动态、静态性能。     

基于T-S模糊模型的非线性时滞系统的变结构控制

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非线性时滞系统的变结构控制问题。首先,利用变结构控制理论选择滑模面,根据可达条件提出了一种变结构控制方法,该方法确保系统的运动轨迹在有限时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上。当不确定项不满足匹配条件时,根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)的方法得到了系统状态全局稳定的充分条件。最后给出了一个仿真加以说明该设计方法的有效性。     

广义系统的动态软变结构控制

针对广义变结构控制系统的抖振问题,给出了新的控制策略：动态软变结构控制。首先给出了软变结构控制定义和控制器构造形式。其次讨论了广义动态软变结构控制系统的稳定性,构造了合适的广义动态软变结构控制器,给出了动态软变结构控制的具体算法。所设计的动态软变结构控制是无滑模的变结构控制,调节精度高,响应速度快,有效地削弱了系统抖振,具有良好的动态品质。最后,用一个仿真实例验证了本文方法的可行性和有效性,展示了它进一步的发展前景。     

非匹配不确定时滞系统的自校正滑模控制

针对一类不匹配、不确定并具有状态时滞的多输入多输出线性系统,基于线性矩阵不等式理论提出一种新的自校正滑模控制方法。该方法利用线性矩阵不等式给出滑动模态存在的充分条件,使系统在滑动模态运动下对于存在的不匹配不确定性扰动以及状态时滞具有完全不变性。引入双极性Sigmoid函数代替符号函数并根据Lyapunov稳定性理论设计了具有自适应能力的滑模控制器,在自适应律的作用下Sigmoid函数的边界层厚度以及切换增益可根据系统状态进行自适应调节,从而改善了滑模控制器输出量过大以及抖振等现象。基于Lyapunov理论证明了该方法的稳定性,最后通过仿真实验进一步验证了该方法的可行性及有效性。     

空空导弹敏捷转弯的分段线性滑模控制设计

研究了空空导弹越肩发射敏捷转弯的复合执行机构姿态控制问题。针对一个直接侧向力装置安装在弹体尾部的导弹建立俯仰通道运动的数学模型,引入非光滑Lipschitz连续滑模控制,并利用非光滑分析的方法给出了分段线性滑模面的稳定性证明,然后采用气动舵控制作为等效控制,直接力控制作为切换控制的思想设计滑模控制律。数值仿真结果验证了分段线性滑模控制能改善常规线性滑模控制的性能,使得指令跟踪误差减小,复合控制效率提高。     

变饱和状态柔性变结构控制系统设计

为了缩短控制系统的调节和整理时间,提出了变饱和状态柔性变结构控制系统设计方法。该方法在系统存在较大偏差时只通过线性控制器调节,在中等偏差时通过线性控制器和变饱和状态控制器一起调节,在小偏差时由线性控制器和由变饱和状态控制器转变的线性控制器一起调节,从而提高了对控制约束的利用。仿真结果表明:该方法在调节和整理时间以及跟踪精度上均优于滑模控制,而且控制信号平滑。     

一种三相并联有源滤波器的仿真研究

针对广泛使用的非线性负载产生谐波和导致功率因数较低的问题，在建立三相并联型有源电力滤波器数学模型的基础上，把滑模变结构控制和模糊控制趋近律相结合，设计了一种基于模糊滑模变结构控制策略、用于抑制电网谐波、提高负戴功率因数的三相并联型有源电力滤波器。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。通过仿真对该控制模型进行了验证，结果表明，方案切实可行，系统具有良好的动静态性能。     

挠性航天器旋转机动的输入成形变结构控制

研究了挠性航天器单轴旋转机动的输入成形变结构控制方法。该方法首先根据带扰动估计的滑模控制(SMCPE)方法,导出了针对刚体模型设计的、对系统模型不确定性以及非线性扰动具有较强鲁棒性的SM-CPE控制律,并在分析等效系统的基础上,提出了基于输入成形的变结构控制方案。该方案通过指令的输入成形,使得航天器能按照指定的性能机动,同时对机动过程中的弹性振动和残余振动具有较快的抑制作用。指令的输入成形是通过不断地改变滑动模超平面实现的,本文给出了一种改变该超平面的分段取固定值的算法。同时给出了设计该控制律的数字仿真实例,并作了比较,仿真结果验证了该设计的有效性。     

时滞分布参数系统的指数渐近稳定性

基于Lyapunov稳定性理论,利用辅助函数方法研究由变时滞分布参数控制系统所导出的滑动模运动方程的指数渐近稳定性问题,获得了一类滑动模运动方程指数渐进稳定的充分条件,建立了滑动模运方程解的指数渐近稳定性定理。这就为研究时滞分布参数系统的变结构控制问题奠定了理论基础。     

单输入网络化控制系统的时延补偿滑模控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延问题,提出了一种离散滑模控制方法。基于一类线性时不变被控对象的单输入网络化控制系统离散模型,构造了具有时延补偿的滑模面。通过系统状态预估及对状态运动的分析,设计了可以完全消除系统抖振的滑模控制器。李亚普诺夫方法证明了该控制器能使系统状态在不产生抖振的前提下收敛于滑模面,并保证系统的渐近稳定,同时不要求网络诱导时延小于一个采样周期。以位置伺服系统为对象的仿真实例验证了该设计方法的有效性。     

不确定系统反推滑模变结构理论及其应用

反推滑模变结构控制是当前不确定非线性系统鲁棒控制理论和应用的前沿课题之一,在提高、改善控制系统过渡过程品质和鲁棒性等方面表现出较大潜力,尤其在航空航天等高技术领域有着广阔的应用前景。首先,从不同设计方案角度详细综述了反推滑模变结构控制的理论研究现状。其次,介绍了该方法在航空航天、机器人、电机和电液伺服系统等控制领域的工程应用现状。最后,讨论了反推滑模变结构控制目前存在的问题及其可能的解决途径。     

不确定时滞反应扩散系统的滑动模控制

借助不等式分析方法研究一类不确定时滞反应扩散系统的滑动模控制问题,设计了滑模控制器。分析了在滑动模切换面上滑动模控制系统关于不确定量的不变性特征,为研究在系统工作环境的变化、降阶近似、线性化近似、测量误差等因素干扰下所建立的实际控制系统的数学模型———不确定时滞分布参数控制系统的鲁棒性问题奠定了理论基础。     

Integrated guidance and control design for missile with terminal impact angle constraint based on sliding mode control

Aimed at the guidance requirements of some missiles which attack targets with terminal impact angle at the terminal point, a new integrated guidance and control design scheme based on variable structure control approach for missile with terminal impact angle constraint is proposed. First, a mathematical model of an integrated guidance and control model in pitch plane is established, and then nonlinear transformation is employed to transform the mathematical model into a standard form suitable for sliding mode control method design. A sufficient condition for the existence of linear sliding surface is given in terms of linear matrix inequalities (LMIs), based on which the corresponding reaching motion controller is also developed. To verify the effectiveness of the proposed integrated design scheme, the numerical simulation of missile is made. The simulation results demonstrate that the proposed guidance and control law can guide missile to hit the target with desired impact angle and desired flight attitude angle simultaneously.