基于离散模糊滑模的飞行器角度跟踪控制

为解决某型飞行器的角度跟踪控制问题,设计了离散模糊滑模角度跟踪控制算法.以飞行器在空间的姿态运动方程为基础建立了其短周期运动模型.基于离散时间模糊滑模算法,设计了双入双出的模糊控制器,将滑模切换函数及其变化率作为模糊控制器的输入,以模糊控制器的二维输出信号为依据调整滑模趋近律的参数,该算法在减小了系统的抖振同时,保持了...     

基于改进型PI趋近律的无刷直流电机滑模控制

针对无刷直流电机模型参数时变的特性,为解决传统PID控制易受模型参数变化影响的弊端与传统滑模控制(SMC)的抖振问题,将分数阶PI与变速趋近律结合,提出了一种改进型PI趋近律的无刷直流电机滑模控制算法。该算法通过对趋近律的改进,既避免了模型参数变化的影响,又减小了系统输出的抖振。仿真与实验结果表明,与传统滑模控制、传统PI控制相比,具有响应快、鲁棒性强、超调小、抖振小等优点,是一种更优的控制方法。     

基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制研究

永磁同步电机（PMSM）控制系统中，滑模控制（SMC）以其鲁棒性强的优势得到了广泛的应用。传统的滑模控制存在着超调量大、响应速度慢、抖振严重等问题。针对以上问题，该文选择永磁同步电机为被控对象，设计了一种改进指数趋近律的滑模变结构控制器，所提趋近律对传统趋近律前的切换项进行处理改进，使系统中的运动点分成两段，当距离滑模面较远时，会加速趋近滑模面，当距离滑模面较近时，会明显削弱抖振。仿真结果显示，与传统指数趋近律相比，改进后的指数趋近律，提高了系统的快速性、稳定性以及抗扰动性。     

直线同步电动机磁悬浮系统的自适应模糊滑模控制

提出一种自适应模糊滑模控制方法用以提高可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor, CELSM)磁悬浮控制系统的性能.根据CELSM的特定结构和运行机理,建立CELSM磁悬浮系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程;设计积分滑模面和分段趋近律,系统状态轨迹可以根据距滑模面的距离自动切换趋近速度,以很小的斜率穿越滑模面,减小系统的抖振,推导出相应的滑模控制器;为了克服不确定性扰动对系统的影响,设计自适应律使自适应模糊系统对不确定性扰动进行实时估计,用该估计值进行前馈补偿控制,减小控制律中的切换增益和系统的抖振,进一步推导出自适应模糊滑模控制器;用Matlab对控制系统进行仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊滑模控制的CELSM磁悬浮系统的性能得到改善.     

关于滞后不确定系统的变结构控制与仿真

研究变结构优化控制,对于含有状态滞后和输入滞后的不确定离散时间系统,采用传统的变结构控制器设计方法,很难解决控制输入滞后对系统性能造成的影响,并使系统抖振和控制输入切换幅度过大的问题,控制效果不理想.为解决上述问题,对状态滞后和输入滞后相同的一类不确定离散时间,进行变结构控制器的设计.根据系统滑模面可达条件,用系统模型不确定项进行等效替换处理,提出改进的变结构趋近律.利用趋近律设计的控制器克服了系统抖振和控制输入切换幅度过大的问题.仿真结果表明,控制器不仅能够保证系统具有良好的稳态和动态性能,同时动态过程中控制量的切换幅度也可以控制在要求范围内.     

两轮不平衡小车变结构控制抖振与鲁棒性研究

为了进一步减小两轮不平衡小车在变结构控制过程中产生的抖振,同时保留系统滑模的鲁棒性,针对反馈线性化得到的小车系统的线性模型,首先基于饱和函数准滑模指数趋近率,以常规切换面为基础设计动态切换面准滑动模态控制器.该控制器有效地削弱了系统的抖振,但也削弱了系统的鲁棒性;然后通过给趋近律中加入扰动跟踪项设计出带扰动跟踪项的动态...     

基于永磁同步直线电机的新型滑模控制策略研究

针对永磁同步直线电机参数的非线性引起的波动力以及滑模控制中的抖振问题,设计了一种基于新型滑模控制策略的电流环控制器.该方法利用积分滑模面消除静差,并且采用新型"趋近律加滤波器"的方法解决了传统滑模控制的抖振与趋近速度相矛盾的问题.详细分析了波动力产生的原因,然后介绍了新型的滑模控制策略加滤波器,验证了控制器的稳定性.仿真结果验证了设计方法的有效性.     

永磁同步电动机新型自适应滑模控制

永磁同步电动机(PMSM)是多变量、强耦合、非线性时变系统, 对外界干扰及内部参数摄动较为敏感, 为提高系统的鲁棒性, 本文提出一种基于非线性滑模面的自适应滑模变结构控制方法. 根据复合非线性反馈控制理论, 为PMSM滑模控制系统设计非线性滑模面, 通过实时改变控制系统的阻尼系数来提高PMSM伺服系统的瞬态响应性能. 在PMSM伺服系统外界扰动及内部参数摄动的上下界未知的情况下, 采用自适应参数校正律来调节控制增益的大小, 改善了系统的抖振现象. 此外, 对电机的电流及转速进行了饱和限制, 使得所设计的伺服控制系统可用于大范围的位移跟踪. 仿真结果表明, 与基于线性滑模面的控制器相比较, 本文所设计的基于非线性滑模面的自适应滑模控制器使得电机转子位移能够更快且无超调的到达给定值, 且系统的抖振现象明显减弱.     

R(o)ssler混沌系统的自适应滑模控制

为了实现对R(o)ssler混沌系统的控制,使得系统的状态变量在有限时间内达到平衡点,将R(o)ssler混沌系统作为控制对象,提出了一种自适应滑模变结构控制策略,主要包括滑模面设计和自适应滑模控制率的设计.设计了一种比例积分滑模面,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了滑模动态方程的稳定性,为解决滑模控制器抖振问题设计了参数自适应的趋近律,有效地消除了滑模控制器的抖振.仿真结果显示,经自适应滑模控制后的R(o)ssler混沌系统状态能快速稳定地收敛到平衡点,并消除了控制器的抖振.结果证明该方法有效地实现了R(o)ssler混沌系统的控制,并具有良好的动态性能.     

空间三关节机器人模糊积分滑模控制

研究提高关节机器人轨迹跟踪控制的性能,由于关节机器人运动中产生振动,影响系统的稳定性能。为解决上述问题,提出了一种反馈线性化的自适应模糊积分滑模控制方法。在上述方法的基础上,对机器人非线性动力学模型反馈线性化。为了进一步提高滑模控制的精度,设计了一种积分滑模面的滑模控制器,可以减弱积分滑模控制的抖振。通过设计一个模糊控制器,根据积分滑模面的大小自适应地调节积分滑模控制的切换部分,达到削弱抖振的目的。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,改进方法有效地提高了关节机器人跟踪控制性能。     

一种基于指数趋近律的非线性系统变结构轨迹跟踪控制新方法

针对多输入多输出二阶不确定非线性机械系统中轨迹跟踪控制的问题,提出一种新的基于指数趋近律的滑模变结构控制方法,用于提高系统的平稳性和快速性。在滑模变结构控制器设计过程中采用一种新的指数趋近律以改进闭环系统的暂态和稳态响应性能,使系统跟踪误差收敛速度加快,特别是减少轨迹跟踪误差到达滑模面的时间,同时提高了系统轨迹跟踪过程的平稳性。通过采用边界层方法消除滑模控制输入抖振问题,避免控制过程中执行器的频繁切换,进一步提高所提出滑模控制器在实际系统中的实用性。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性和跟踪误差的收敛性。数值仿真验证了所提出的控制方法的有效性。     

无抖振离散滑模输出反馈控制方法及仿真研究

针对离散时间系统,提出了一种基于多速率采样输出反馈和幂次函数趋近律的离散滑模控制方法;理论分析表明,通过引入幂次函数可消除离散滑模控制系统的抖振;采用多速率采样技术,运用不同采样速率下的系统输出值表示系统状态,实现了仅用系统输入输出采样值完成离散滑模控制器的设计,减轻了控制系统设计的复杂性;仿真结果表明,控制器的输出、切换函数、系统的输出均不存在抖振现象,而且控制系统表现出了良好的动态特性。     

Adaptive fuzzy terminal sliding mode controller for linear systems with mismatched time-varying uncertainties

A new design approach of an adaptive fuzzy terminal sliding mode controller for linear systems with mismatched time-varying uncertainties is presented in this paper. A fuzzy terminal sliding mode controller is designed to retain the advantages of the terminal sliding mode controller and to reduce the chattering occurred with the terminal sliding mode controller. The sufficient condition is provided for the uncertain system to be invariant on the sliding surface. The parameters of the output fuzzy sets in the fuzzy mechanism are adapted on-line to improve the performance of the fuzzy sliding mode control system. The bounds of the uncertainties are not required to be known in advance for the presented adaptive fuzzy sliding mode controller. The stability of the fuzzy control system is also guaranteed. Moreover, the chattering around the sliding surface in the sliding mode control can be reduced by the proposed design approach. Simulation results are included to illustrate the effectiveness of the proposed adaptive fuzzy terminal sliding mode controller.     

串联机器人的双模糊自适应滑模控制

提出了一种串联机器人的改进控制算法。采用一自适应模糊控制器,根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算,消除滑模控制中输出力矩的抖振现象,增强其对不确定性因素的适应能力。采用另一自适应模糊控制器对指数趋近律系数进行修正,改善由于大范围初始位姿产生的偏差而引起的大力矩和速度跳变问题。该方法无需确定被控对象的具体数学模型,具有强鲁棒性和高跟踪精度。基于Lyapunov方法进行了稳定性证明,保证控制系统的稳定性与收敛性。实验结果表明,该方法应用于串联机器人,跟踪效果良好并产生了平滑的力矩输出和速度输出。     

Design of a chatter-free terminal sliding mode controller for nonlinear fractional-order dynamical systems

This paper investigates the problem of robust control of nonlinear fractional-order dynamical systems in the presence of uncertainties. First, a novel switching surface is proposed and its finite-time stability to the origin is proved. Subsequently, using the sliding mode theory, a robust fractional control law is proposed to ensure the existence of the sliding motion in finite time. We use a fractional Lyapunov stability theory to prove the stability of the system in a given finite time. In order to avoid the chattering, which is inherent in conventional sliding mode controllers, we transfer the sign function of the control input into the fractional derivative of the control signal. The proposed chattering-free sliding mode technique is then applied for stabilisation of a broad class of three-dimensional fractional-order chaotic systems via a single variable driving control input. Simulation results reveal that the proposed fractional sliding mode controller works well for chaos control of fractional-order hyperchaotic Chen, chaotic Lorenz and chaotic Arneodo systems with no-chatter control inputs.     

基于RBF网络的永磁同步电机扰动衰减和速度跟踪

针对永磁同步电机伺服系统速度控制问题,引入削减系统抖振的饱和函数,提出一种解决不确定环境下电机伺服控制系统的速度跟踪控制器。借助RBF网络自适应估计系统中的不确定项,综合反步设计法和滑模控制法的思想,设计控制器。理论分析获证,该受控系统是李亚普诺夫稳定的。数值实验表明,所获控制方案能削弱系统的不确定性干扰,系统输出跟踪能力强。     

不同维分数阶混沌预设时间有限时间投影同步

对于不同维分数阶混沌系统的投影同步问题,设计了一种自适应滑模控制器。这使得带有内部不确定量和外部扰动的驱动,响应系统能够在任意预设的时间完成同步,自适应律可以逼近未知量的上界。并针对自适应滑模控制器由于干扰产生抖振的问题,提出了两种解决方案。首先是设计二维滑模控制表,将模糊控制方法加入滑模控制器组成模糊自适应滑模控制器...     

An improved continuous sliding mode controller for flexible air‐breathing hypersonic vehicle

An improved continuous sliding mode control algorithm is proposed for a flexible air‐breathing hypersonic vehicle (FAHV), including nonsingular fast fixed‐time sliding surface (NFFS) and dual‐layer adaptive continuous twisting reaching law (DACTL). Firstly, the nonlinear control‐oriented model of FAHV is processed using input/output feedback linearization method with the significant flexible effects modeling as unknown matched disturbances. Secondly, a novel NFFS is improved from conventional fixed‐time sliding surface by adjusting power exponent to accelerate convergence rate. In the meanwhile, in order to avoid singularity aroused by fractional power term, an exponential convergent sliding surface is switched when tracking error approaches zero. Thirdly, a DACTL is proposed to realize finite‐time convergence of sliding mode variable with higher convergence precision and less chattering. Dual‐layer adaptive law is utilized to adjust the gain in DACTL based on equivalent control concept so as to enhance robustness automatically and avoid overestimation of control gain. Meanwhile, disturbances can be compensated without knowledge of Lipschitz constants. Ultimately, simulations on longitudinal control of FAHV demonstrate the control algorithm proposed is superior to conventional quasi‐continuous sliding mode controller in the aspect of convergence accuracy and chattering suppression.     

一种新的模糊滑模控制器设计方法

针对具有较大且不可观测外界干扰的一类不确定系统,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法.首先基于模糊滑模控制原理,引入全局快速终端滑模控制,使系统在有限时间内达到稳态;然后构造以李雅普诺夫函数导数的绝对值为补偿的自适应干扰估计项,对外界干扰进行准确估计,进而提出一种双层递阶指数趋近全局快速终端模糊滑模控制器,通过指数趋近率来调节滑模面的动态品质,该控制器能快速收敛到稳定状态,且有效消除控制器的抖振情况;最后通过仿真算例验证所提方法的有效性.     

非奇异终端滑模控制系统的设计方法

提出一种全局非奇异终端滑模控制器，可用于带有参数不确定和外部扰动的二阶非线性系统，证明了系统从任意初始状态到达滑模的时间和在滑模上到达平衡点的时间均为有限，分析了终端滑模控制用于不确定性系统的跟踪精度，推导了系统跟踪精度和用于消除抖振的饱和函数宽度之间的数学关系，根据给定的跟踪精度，可设计出合适的饱和函数，仿真结果证明了所提出方法的有效性。