飞机防滑刹车系统变结构控制抑制抖振方法研究

采用变结构控制方法设计了飞机刹车系统控制器,并采用Ambrosino切换函数法和改进指数趋近律法来抑制抖振.根据滑移率不变的控制目标设计了变结构控制的滑模面,并完成了变结构控制器设计.研究了Ambrosino切换函数抑制抖振的方法,改进指数趋近律以提高飞机刹车系统的快速性和稳定性的问题,并将两种方法作了比较.     

带有时变干扰的变结构近空间飞行器滑模控制

针对近空间飞行器在执行不同任务时因结构改变导致受到的复合干扰发生改变的现象,设计了一种能够同步切换的非线性干扰观测器,并基于该切换干扰观测器采用滑模控制策略设计了切换滑模控制器。之后,考虑实际存在执行器动态的情形,提出了一种新的基于执行器动态的切换滑模控制方法,利用共同Lyapunov函数方法证明了提出方法能够保证系统的所有信号在任意切换律作用下一致有界。仿真结果表明,所设计的切换非线性干扰观测器能够有效观测未知不连续复合干扰,提出的切换滑模控制方法能够满足变结构近空间飞行器的跟踪控制要求。     

EPS多模式可拓模糊切换控制研究

文章从电动助力转向(electric power steering,EPS)系统多模式切换的平稳性角度出发,建立EPS模型和整车二自由度动力学模型,提出了一种EPS模糊切换控制策略,设计相应的模糊切换控制器;在模糊切换控制的基础上进而提出可拓模糊切换控制策略;在不同测度模式内分别设计对应的控制算法,构建基于EPS多模式切换的可拓控制器;对提出的2种控制策略进行仿真和试验研究。结果表明:模糊切换控制对EPS性能有较大提高,大大改善了EPS各模式切换过程的不稳定性;可拓模糊切换控制相比于模糊切换控制对切换过程中的EPS性能有了进一步的提高,实现了EPS多模式的平滑切换。     

伺服系统中滑模变结构控制器的设计

针对伺服系统中包含非线性和参数不确定性问题,依据滑模变结构控制理论,提出了基于指数趋近率的滑模位置控制器设计方法,建立了被控系统的数学模型。最后给出了采用极点配置方法确定切换函数。     

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.     

基于新型饱和函数法的反馈线性化的全局滑模控制

针对常见的二阶非线性系统模型,提出了一种基于新型饱和函数法的全局滑模控制的。在常规的反馈线性化滑模变结构控制中引入全局滑模控制和新型饱和函数,通过设计一种动态非线性滑模面消除了滑模变结构控制的到达阶段,使系统响应具有全局鲁棒性;具有动态边界层的新型饱和函数又能使边界层厚度随状态轨迹的收敛而逐渐减小到零,从而使状态轨迹最终收敛到切换平面上从而降低系统的抖振,提高控制精度。仿真结果证明了该控制方法的有效性。     

双起升桥吊双吊具互锁的自适应滑模同步控制

为解决双起升桥式吊车双吊具同步协调控制中普遍存在的内部参数扰动、外界干扰以及双吊具之间的耦合作用问题,提出了一种双吊具自适应滑模同步协调控制方法.在分析双吊具互锁工作模式运行特性的基础上,建立了双吊具互锁模式下的耦合动力学模型.通过时变滑模方法,实现了控制器在滑模趋近阶段的鲁棒性控制.采用自适应补偿技术,抑制了双吊具运行中存在的不确定扰动,并减小了时变滑模控制中切换函数的增益值.在切换函数设计中采用双极Sigmoid函数代替符号函数方法,明显降低了控制器的抖振现象.利用Lyapunov方法,证明了控制器的全局稳定性.数值仿真和实验结果表明,所提出的控制方法有效.
     

自适应模糊滑模控制在火箭炮耦合系统中的应用

针对火箭炮位置伺服系统中的机电耦合特性,提出了一种自适应模糊滑模控制方法.为了使滑模变结构等效控制律设计不依赖对象的精确模型,利用切换函数及其变化率设计自适应模糊系统来代替等效控制,为了抑制滑模抖振,采用模糊规则调节切换控制的增益.仿真及实验结果表明,该方法不仅保证了系统的静、动态特性,有效降低了变结构系统中固有的抖振现象,而且对参数摄动具有较强的鲁棒性.研究结果为进一步完善控制器理论结构及实践应用提供了参考依据.     

海洋钻柱运动补偿自适应模糊滑模控制的实现

针对具有参数不确定性的海洋钻柱运动补偿系统,根据滑模控制原理并利用模糊系统的逼近能力,提出了一种自适应模糊滑模控制方案.由于海洋钻柱运动补偿过程中钻柱船的运动难以确定,在控制结构中采用模糊策略去逼近实际的输入值,设计了合理的切换函数,并利用李雅普诺夫函数实现了闭环系统的稳定性和跟踪误差的收敛性,仿真和实验结果证明了所提出的控制策略的有效性.     

非匹配不确定系统积分型滑模控制器设计

针对一类非匹配不确定性系统的滑模控制问题,在假设系统不确定性有界约束的情况下,提出了基于Lyapunov稳定的积分型滑模控制方法. 通过引入积分项,构造非匹配不确定系统的切换函数,由滑模运动的可达条件,设计系统的积分型滑模控制器（ISMC）. 采用该方法设计二自由度机械系统的控制系统,并与采用二次型调节器（LQG）的情况相比较,仿真结果表明了积分型滑模控制策略的有效性.     

一类非线性系统的滑模控制混沌同步

研究了一类非线性系统的滑模混沌同步问题,并通过Lyapunov稳定性理论设计了控制律,构造了切换函数,并证明在适当选取控制律的前提下非线性系统是滑模控制混沌同步的。数值算例说明了该方法的有效性。     

压力脉冲测试系统滑模抗干扰控制方法

针对压力脉冲测试系统运用滑模控制在体积切换时抖振突出的问题,提出一种滑模抗干扰控制方法。采用奇异值摄动理论对压力脉冲测试系统进行降阶简化,方便控制器的设计以及应用。根据系统降阶模型,构建扩张状态观测器,用于估计系统中的不确定参数和工件体积切换等未知干扰,并将估计的干扰值作为前馈信号补偿给滑模控制器,从而减小干扰不确定上界,减小切换增益来达到抑制抖振的目的。通过选择合适的Lyapunov函数对所提控制方法的稳定性进行了推导证明,使用AMESim、Matlab/Simulink构建的联合仿真平台进行仿真分析,并通过压力脉冲测试台进行了实验验证。研究结果表明：在整体跟踪性能方向,传统滑模控制方法相较于PID方法提升了21.10%,而所提控制方法相较于PID方法提升了30.86%,所提控制方法可以有效估计与补偿未知干扰,实现更小切换增益的同时保持控制精度,在工件体积切换时有效抑制了滑模抖振,提高了系统的抗干扰能力。     

基于Lyapunov稳定性的爬壁机器人路径跟踪双环滑模控制

针对爬壁机器人路径跟踪控制问题,提出一种双环滑模控制算法。该算法是以建立的爬壁机器人运动学模型为基础,设路径跟踪偏差信息为滑模切换函数,结合backstepping思想设计了控制率,通过Lyapunov函数验证其稳定性,实现了外环位置和内环姿态的准确跟踪。对于环境的不确定性,采用提高内环增益大于外环的方法解决。将设计的双环滑模控制器与一般滑模控制进行轨迹跟踪仿真比较,并对直线轨迹跟踪进行了实验验证,结果表明:本文设计的路径控制器能较快达到零误差跟踪,整个控制过程和过渡过程准确且平滑,所以该算法可有效提升爬壁机器人工作水平。     

永磁同步电机扩展滑模观测器设计

为了提高永磁同步电机无位置传感器控制系统的转子位置估算精度,研究一种以反电动势信息作为扩展变量的扩展滑模观测器(ESMO)。根据李雅普诺夫稳定性定理设计了一种简化的滑模系数的设计方法,并着重分析了系统的抖振现象与反馈增益之间的关系。不同于传统的滑模观测器,本文采用一种新型的切换函数,通过合理的设计切换函数的参数,可以有效的减少稳态误差和抑制抖振现象。最后利用软件锁相环结构来提取电机位置信息和转速。经仿真验证,设计的观测器能够获得满意的跟踪性能。     

一类单摆系统的滑模控制混沌同步

研究了一类单摆系统的滑模混沌同步问题,基于Lyapunov稳定性理论设计了控制律,给出了切换函数的构造,并得到在适当地选取控制律条件下单摆系统是滑模控制混沌同步的结论。数值算例说明了该方法的有效性。     

一类不确定随机切换系统的鲁棒H∞滑模控制

研究了一类含有非匹配不确定性且具有外部干扰的随机切换系统的H∞滑模控制问题.利用线性矩阵不等式(LMI)技术和单Lyapunov函数方法,设计单H∞滑模面及切换律,确保随机切换系统的滑模运动方程的鲁棒渐近稳定性,且具有H∞扰动衰减度γ;然后给出了滑模面次可达性的定义,设计了滑模控制器以保证滑模面的次可达性.仿真算例说明...     

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。     

一类欠驱动系统的解耦滑模控制方法

针对一类欠驱动系统的稳定控制问题,提出了一种解耦滑模控制器的设计方法.首先将整个系统分成2个子系统,分别设计2个子系统的滑动面.然后利用其中一个子系统滑动面的反正切函数来构造一个中间变量,将该变量引入到另一个子系统的滑动面中,进而构造出整个系统的滑动面.最后利用等效控制法求取系统在该滑动面上的等效控制量,并采用李雅普诺夫稳定性定理设计系统的切换控制量,从而获得系统最终的控制输入量.该方法解决了传统解耦滑模控制方法中存在的控制系统稳定性无法保证的问题,并可简化解耦滑模控制器的设计.从理论上分析了系统各个滑动面的渐近稳定性,并且通过桥式吊车系统的仿真实验验证了该方法的有效性.     

受扰变时滞离散系统的滑模控制

针对受扰变状态时滞的离散时间系统,提出了基于切换函数运动方程的控制策略。基于内模原理,设计了关于切换函数与干扰模型的反馈控制律,实现了滑模控制器设计,保证系统趋于滑模面并渐近稳定。     

一类二阶非线性不确定系统的非奇异Terminal滑模控制

在分析传统的Terminal滑模控制的基础上,发现系统状态虽然能在有限时间到达滑动模态,并在有限时间内收敛到平衡点,但传统的Terminal滑模控制律容易使系统出现奇异问题.为了克服Terminal滑模控制的奇异问题,针对一类二阶非线性不确定系统提出了非奇异Terminal滑模切换函数,并证明了采用非奇异Terminal滑模控制律,不仅避免了系统出现奇异问题,而且能保证系统状态在有限时间内到达滑动模态并收敛到平衡点.最后通过实例比较2种滑模控制方法,仿真结果验证了非奇异Terminal滑模控制的有效性.