基于磁力矩器的微小卫星滑模变结构控制

根据BUAASAT微小卫星的姿态控制要求,提出了基于磁力矩器的滑模变结构控制方法,实现了微小卫星三轴姿态稳定。首先根据卫星模型设计滑模变结构控制律,然后结合磁力矩产生的原理设计实际控制力矩,最后进行算法仿真。仿真表明,利用磁力矩器实现微小卫星变结构控制,抗干扰能力强,磁力矩器最大磁矩小,有利于降低成本,提高控制精度。     

一种重力梯度小卫星实时姿态控制方法研究

重力梯度卫星是一种利用重力梯度力矩来实现对地定向的卫星.它在达到重力梯度稳定之前还需要消旋、重力梯度捕获等过程,需要一定的主动控制.本文针对重力梯度小卫星的动力学特性,在卫星本体坐标系下建立了数学模型.考虑到小卫星的质量和功耗限制,选取了功耗、质量较小的磁力矩器作为控制手段.依据当地的地磁场强度调整磁力矩器磁矩大小,从而产生相应的磁力矩对卫星进行主动控制.依此方法,在Matlab/Simulink中建立模型进行仿真运算.在对仿真结果进行分析的基础上加入星载计算机实物进行半物理实时仿真.仿真结果表明,这种控制方法可以满足重力梯度小卫星所需要的主动控制要求.     

卫星姿态控制的变结构滑模控制方法

针对卫星姿态控制问题中经典滑模控制器存在的收敛速率方面的缺陷,提出了一种变结构滑模控制方法。在保持经典滑模控制器结构简单、鲁棒性强的优势前提下,通过对滑模参数进行设计来提高系统的收敛速率,并大幅度减小控制系统的控制力矩与姿态角速度。引入变结构动态滑模参数的概念,在系统尚未到达滑模面时维持经典滑模面结构,而在到达之后开始对滑模参数进行实时更新、放大;引入角速度与控制力矩约束,给出控制参数与系统性能指标之间的约束关系,防止系统状态超过其上界。通过Lyapunov稳定性理论及数值仿真对提出方法进行验证,实验结果表明：在合理设置实验参数条件下,所提的变结构滑模控制方法对比经典滑模控制方法收敛速率提高50%,系统的控制力矩和角速度全程不超过其上界。所提的变结构滑模控制方法不仅提高了系统的收敛速度,而且系统状态全程不超上界,这对系统控制和系统寿命有极大的益处。     

基于干扰观测器的小卫星自适应积分滑模姿态控制

针对飞轮摩擦力矩和外界干扰力矩对小卫星姿态控制精度的影响,设计了一种自适应积分滑模控制器。首先通过设计干扰观测器来补偿飞轮摩擦力矩,并给出了干扰观测器能稳定工作的条件。针对滑模控制器存在的抖振问题,通过对切换增益设计自适应律来减弱抖振,然后基于干扰观测器和自适应律设计了自适应积分滑模控制器,理论证明了该控制器的稳定性。最后通过对小卫星姿态控制进行数字仿真,在控制器作用下,小卫星实现了 0.001°的控制精度,同时具有较小的抖振幅度,证明了所设计控制器的优越性。     

高超声速再入滑翔飞行器的模糊变结构控制

针对高超声速再入滑翔飞行器的再入姿态控制,设计了模糊变结构姿态控制器.根据控制系统的任务,建立了面向控制的模型.将模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,研究了模糊滑模变结构控制器的设计方法.通过在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面,模糊控制器根据误差状态与滑模面的相对位置输出控制信号,使得系统的轨迹能趋近稳定的滑模面,从而使得误差沿着滑模面收敛到原点.将模糊滑模变结构控制方法应用于高超声速滑翔洲际飞行器,给出了再入滑翔姿态控制器的设计方案,分别对攻角、侧滑角和倾侧角设计了独立的模糊变结构控制器,提出了分段线性控制分配方法.在Matlab中进行了整个控制系统的仿真测试,验证了该方法的可行性.     

基于磁流变效应的汽车ABS制动器性能研究

为了解决汽车传统摩擦式制动器存在的缺陷,并为汽车自动驾驶等主动控制提供更多参考,利用磁流变液体在施加磁场时会发生磁流变效应的特性,设计一款前轮磁流变制动器,推导出制动力矩公式,并将模糊控制和滑模变结构控制有效结合,设计汽车ABS模糊滑模变结构控制器。利用Simulink软件对基于磁流变效应的汽车ABS制动器进行建模仿真,得出滑移率、车速-轮速、制动力矩和制动距离仿真曲线。结果表明,通过合理控制施加在制动器磁流变液体上的磁场强度,可较好实现汽车ABS制动要求。     

大摩擦力矩下电液伺服系统高精度控制与实验分析

为了实现大摩擦力矩中空液压马达系统高精度跟踪控制,提出了一种基于滑模状态观测器的变结构控制策略,分析了滑模变结构控制规律和滑模状态观测器的理论与实现方法,采用LuGre动态摩擦模型和滑模观测器实现了非线性摩擦力矩的动态补偿.实验结果表明：在超低速、大摩擦力矩存在的情况下,所提出的控制策略实现了非线性电液伺服系统的高精度轨迹跟踪控制.     

一种自适应全程滑模变结构控制器的研究与设计

针对非线性不确定系统的控制问题,为了消除传统滑模变结构控制系统的到达运动并实现对系统不确定量的估算,设计了一种自适应全程滑模变结构控削器。通过设计一种动态非线性滑模函数,使系统从初始状态即可进入滑模运动,并在控制律的作用下使系统运动到期望状态,系统在响应的全过程均具有鲁棒性,克服了传统滑模变结构控制系统到达运动阶段不具有鲁棒性的缺点。通过设计一种自适应律实现对系统不确定量的辨识估计,以辨识结果实时调整控制器参数,大大削弱了系统的抖动。仿真结果表明该控制系统具有较强的鲁棒性能。     

基于等效滑膜控制的永磁同步电机矢量控制

针对永磁同步电机在直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动等问题,提出了一种基于矢量控制和等效滑模变结构相结合的控制方法,在等效滑模变结构中采用等效控制保证系统状态在滑模面上,用切换控制项保证系统的状态不离开滑模面,使系统处于一个动态稳定的状态.仿真结构表明该方法具有使系统响应速度快、超调小、对外部的负载扰动和参数变化鲁棒性强等优点.     

低轨立方体卫星姿态控制研究

针对轨道高度低于300 km的立方体卫星的姿态控制问题,设计了基于主动磁控制的姿态控制方案,并根据其气动外形建立了气动力矩模型,重点研究了质心与形心的相对位置对姿态控制的干扰。仿真结果表明,质心与形心的相对位置对低轨立方体卫星的姿态控制精度影响很大,且轨道越低影响越明显。该结论对立方体卫星或类似外形的微小卫星的结构设计及布局有指导意义。     

基于滑模控制的液位系统研究

探讨了滑模变结构控制的设计原理,设计了一种滑模控制器,实现了单输入单输出系统的控制,并利用MATLAB／SIMULINK搭建系统进行仿真,研究了基于滑模变结构控制的三容水箱液位高度控制器对于系统输人的跟踪效果．并与传统PID控制相比较,体现了滑模变结构控制的动态、稳态品质良好,对输入信号跟踪效果理想,鲁棒性好,比传统PID控制更为优越．     

基于滑模变结构控制的液压伺服系统超低速轨迹跟踪

为了实现液压伺服系统大摩擦力矩下的超低速轨迹精确跟踪,分析了系统中存在的非线性摩擦特性及摩擦模型.针对中空液压电机液压伺服系统,设计了基于趋近率的滑模变结构控制器,进行了阀控中空液压电机伺服系统实验研究.结果表明:滑模变结构控制方案较PD控制策略具有更好的动、静态特性以及对参数变化和外界干扰的鲁棒性,实现超低速下的大摩擦力矩补偿.     

刮板输送机功率平衡的滑模变结构控制策略

针对刮板输送机工作面在复杂的工况条件下导致首尾双机功率不平衡问题,采用基于滑模变结构的直接转矩控制方法,根据电动机的结构原理建立数学模型,得到刮板输送机首尾电机电磁转矩状态方程,通过设计滑模切换函数和滑模控制规律,得到滑模控制函数.利用Matlab对刮板输送机首尾电机转矩控制器进行仿真分析,仿真结果表明:基于滑模变结构的控制器能有效的控制首尾电机电磁转矩,实现到刮板输送机首尾电机功率平衡快速、平稳及精确自动调整.     

位置伺服系统中的滑模控制

本文运用变结构控制理论,给出了用于一类位置伺服系统的滑模控制方案。针对具体的数控机床进给系统,进行了数字仿真研究。仿真结果表明:所设计的滑模控制器具有鲁棒性强、结构简单、易于实现的优点。     

汽车DYC系统的二阶滑模控制

为提高汽车直接横摆力矩控制(DYC)系统的精度和鲁棒性,提出了DYC二阶滑模(SOSM)控制策略.为了发挥滑模控制的优势并抑制其固有的颤振现象,基于高阶滑模控制理论设计了DYC的上层控制器--二阶滑模变结构车身运动控制器,并采用螺旋控制算法设计滑模控制律;为了产生维持车辆稳定所需的目标横摆力矩,在目标滑移率自动识别的基...     

单框架控制力矩陀螺伺服系统的模糊自适应变结构控制

研究单框架控制力矩陀螺系统的外框架结构.系统的永磁同步伺服电机采用正弦波驱动;电流环采用电压空间矢量脉宽调制方法驱动逆变器;位置环采用模糊自适应滑模变结构控制,通过引入切换控制增益的模糊自适应调节方法来提高系统的鲁棒性和抗扰能力.在Matlab下对系统进行仿真,结果表明,采用模糊自适应变结构控制方法设计的伺服系统有较高的动态和稳态精度;抗扰性能得到加强;消除了滑模变结构控制器的抖振现象.     

基于改进型滑模控制的光伏并网系统

为解决滑模控制中的抖振问题, 针对光伏并网控制系统, 设计了基于改进型滑模变结构的三相电压型逆 变器。 该方法首先找出准确的滑模切换函数, 推导了其切换函数的存在性; 然后对所得的滑模切换函数进行 “扩大冶, 通过自适应控制得到需增加的距离。 同时经 Matlab 平台搭建仿真模型进行实验验证, 对比分析滑模 变结构控制策略改进前后的瞬态性能。 结果表明, 改进后系统的输出电压较平稳, 总谐波失真降低到 0. 62%, 很好地解决了滑模控制中的抖振问题。     

一种大功率永磁同步牵引电机失磁故障诊断方法

针对大功率永磁同步牵引电机存在失磁问题,提出了一种变参数条件下自适应滑模观测器方法.通过建立两相静止坐标系下永磁同步牵引电机失磁故障的数学模型,针对牵引电机实际运行过程中参数时变的实际,提出将自适应控制与滑模变结构控制相结合的方法,构建了自适应滑模观测器,以克服参数变化对失磁故障诊断造成的偏差.通过仿真验证了该方法的有效性和鲁棒性.     

分布式驱动电动汽车紧急工况下稳定性控制

基于分布式驱动电动汽车具有各轮转矩可单独控制的特点,利用最优转矩分配方法提出其在危险工况下的稳定性控制算法.该算法分为稳定性判断与横摆力矩控制模块、滑移率计算与控制模块及各轮驱动力矩分配模块.稳定性判断与横摆力矩控制模块确定车辆稳定性状态,滑模变结构控制方法用于跟踪理想横摆角速度,输出期望的横摆力矩,确保非线性系统在受到外界干扰时保持稳定;滑移率计算与控制模块计算各轮的滑移状态,通过滑模变结构控制的方法进行各轮滑移率的控制;驱动力矩分配模块综合考虑轮胎力、地面附着等因素,根据横摆控制和滑移率控制的需求,分配各轮驱动力矩.利用联合仿真进行工况验证,结果表明:与各轮力矩平均分配算法相比,所提的力矩分配算法具有更优良的稳定控制效果.     

旋转倒立摆平衡姿态模糊变结构控制算法研究

针对非线性、多变量、强耦合的旋转倒立摆系统,利用模糊控制与滑模变结构控制相结合设计了一种模糊变结构控制器,该控制器既保持了滑模变结构控制的快速性和鲁棒性,又能较好地消除单纯采用滑模变结构所产生的抖振问题。仿真结果表明,模糊变结构控制算法能够实现倒立摆的平衡姿态控制,抖振现象基本消除且具有很强的鲁棒性。