基于状态观测器的输入受限不确定系统的滑模控制

研究了控制输入受限情况下不确定系统的滑模控制问题,其中,系统不确定性同时存在于状态矩阵和控制增益矩阵中。首先,利用状态观测器估计不可测状态;然后,在状态估计空间选择一种积分型切换面;最后,设计一个基于状态估计的滑模控制律以保证系统状态轨迹在有限时间内到达指定的切换面,同时利用等价控制律方法给出了滑模动态渐近稳定的充分条...     

时滞Lipschitz非线性系统观测器设计

针对满足Lipschitz条件的非线性时滞系统的观测器设计问题,给出了一种新型的全维、降维观测器,并用线性矩阵不等式的形式给出了全维、降维观测器存在的充分条件,通过构造Lyapunov函数进行了证明.结果表明:设计的全维、降维观测器通过解线性矩阵不等式可以方便地获得观测器的增益矩阵,简化了增益矩阵的求解过程,消除了增益矩阵选取的盲目性.通过对同一模型进行仿真分析,两种观测器的状态估计误差均能迅速收敛到零,表明所提方法的有效性.     

基于二阶滑模观测器的无刷直流电机转子位置估计

针对一阶滑模观测器(F-SMO)存在的抖振和相位延迟问题,提出了基于二阶滑模观测器(S-SMO)的线反电势(LBEMF)估计策略,将不连续控制作用在滑模变量的高阶微分上,采用超螺旋算法设计控制率,能较好地削弱抖振,得到连续光滑且无滞后的反电势估计值.针对相反电势法存在的相移问题,采用线反电势过零点直接作为换相点的换相策略.仿真和实验结果表明,所提策略能够准确估计无刷直流电机线反电势,获得准确的转子位置换相点,实现无刷直流电机的无位置传感器控制.     

基于滑模观测器的交流伺服系统 摩擦力矩自适应补偿控制

针对高精度交流伺服系统中存在的非线性动态摩擦,提出一种基于LuGre摩擦模型的滑模自适应补偿控制方法,该方法利用滑模观测器解决了LuGre摩擦模型中状态变量未知且不可测的问题,在此基础上设计包含PD控制和自适应控制的控制器,给出参数的自适应律,利用Lyapunov方法证明了控制系统的全局渐进稳定性。仿真结果表明：基于滑模观测器的自适应补偿控制能实现对低速期望轨迹的跟踪,并能提高伺服系统的跟踪精度。     

基于重复滑模观测器的直线电机系统干扰估计

采用常规滑模观测器(SMO)进行干扰估计时, 对时变干扰无法实现无静差跟踪, 并且估计信号存在抖振。针对一种重复运动直线电机系统, 同时存在周期性和非周期性干扰, 该文提出一种重复滑模观测器(R-SMO), 能够有效克服常规SMO的不足。它将周期性干扰的动力学模型(即内模)引入到观测器中, 能够渐近收敛于周期性干扰; 而滑模切换项只需针对非周期性干扰进行设计, 可以大幅度削减抖振。该文给出了R-SMO的渐近收敛性证明。实验结果表明: R-SMO能够有效地估计出直线电机系统的干扰, 用于前馈补偿后提高了跟踪精度, 并且在收敛精度和抑制抖振方面均优于常规SMO。该方法还可以扩展到多周期干扰系统和非重复运动领域。     

Design of unknown input observer with H∞ performance for linear time-delay systems

A unknown input observer (UIO) design for a class of linear time-delay systems when the observer error can't completely decouple from unknown input is dealt with. A sufficient condition to its existence is presented based on Lyapunov stability method. Design problem of the proposed observer is formulated in term of linear matrix inequalities. Two design problems of the observer with internal delay and without internal delay are formulated. Based on H∞ control theory in time-delay systems, the proposed observer is designed in term of linear matrix inequalities (LMI). A design algorithm is proposed. The effective of the proposed approach is illustrated by a numerical example.     

Robust Continuous-time Generalized Predictive Control for Large Time-delay System

A simple delay-predictive continuous-time generalized predictive controller with filter （F - SDCGPC） is proposed. By using modified predictive output signal and cost function, the delay compensator is incorporated in the control law with observer structure, and a filter is added for enhancing robustness. The design of filter does not affect the nominal set-point response, and it is more flexible than the design of observer polynomial. The analysis and simulation results show that the F - SDCGPC has better robustness than the observer structure without filter when large time-delay error is considered.     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器－控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性． 应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值． 以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性．     

轮毂电机驱动电动汽车横摆稳定性控制

为了提高轮毂电机驱动电动汽车行驶稳定性,设计了基于直接横摆力矩控制的车辆稳定性控制系统;针对滑模控制存在固有抖振的问题,建立基于模糊滑模控制理论的稳定性控制器;针对车辆质心侧偏角难以测量,建立了结构简单、计算快速的非线性滑模观测器;考虑到转矩分配的实际约束条件和分配器的响应速度,建立了等比例转矩分配器,分配各车轮上的驱动/制动扭矩。最后基于MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真平台进行了仿真分析,结果表明该控制器能很好改善车辆的操纵稳定性,并且控制输出更加平顺。     

带相关噪声广义系统降阶滤波器设计

基于广义系统典范型分解,应用射影理论,对带相关噪声的广义离散随机线性系统,通过将带相关噪声系统转化为带独立噪声系统给出一种新的递推降阶滤波器。它能减小计算负担,便于实时应用。与以往文献报道带独立噪声广义系统降阶滤波器相比,所提出的降阶滤波器多了一个当前时刻的增益项。仿真例子说明了其有效性。