电动负载模拟器反演终端滑模控制

电动负载模拟器存在高阶非线性、参数时变以及多余力矩扰动,常规控制算法难以得到理想控制效果.本文提出一种反演设计的终端滑模控制策略.采用反演控制的思想,将加载系统划分为3个子系统,设计终端滑模控制律,并引入低通滤波器显著降低抖振,使跟踪误差在有限时间内收敛到0.利用Lyapunov方法证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,实验结果表明所提出控制策略的有效性,与常规前馈反馈控制相比,加载控制精度有显著提升.      

不确定移动机械臂的反演滑模轨迹跟踪控制

针对一类受复杂不确定影响下的非完整移动机械臂轨迹跟踪问题,建立包含模型误差和外界扰动的不确定动力学模型,提出一种基于反演设计的滑模控制方法。该方法首先采用输入-输出非线性反馈进行系统线性化,建立包含总体不确定性的等价系统;然后,基于李雅普诺夫直接法两步反演设计幂次趋近率滑模控制器,有效抑制系统有界不确定性,减小滑模抖振,保证闭环控制系统渐进收敛,从而实现对参考轨迹的快速精确跟踪。仿真结果表明,该方法跟踪速度快,精度高。     

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.     

一种非线性系统积分Terminal滑模的控制系统设计

针对一种非线性动态系统,提出了一种新的非奇异的快速Terminal滑模控制系统设计方法.首先,在分析Terminal滑模设计方法的基础上,为了进一步加速状态在滑模运动的速度,提出了一种快速Terminal滑模,避免了传统Terminal滑模奇异问题,并给出了状态收敛到平衡状态的时间范围.其次,针对含有不确定性的非线性系统,结合反演法设计了有限时间稳定的快速Terminal滑模控制系统.最后,利用数字仿真验证了提出的积分Terminal滑模控制系统设计的有效性.     

电动舵机离散滑模变结构控制器研究

为了提高弹用电动舵机的鲁棒性,采用了铰链力矩的舵机数学模型,从工程应用角度对模型中传递函数系数进行了适当修正,研究了一种基于离散滑模变结构控制器的弹用电动舵机控制方法,分析了离散滑模设计中的三个参数c,ε,q的影响.经仿真验证,所设计的控制器不仅有较好的动态性能,而且所引起的0.3 V的抖动更利于克服舵机的死区电压.     

一类非线性系统的非奇异Terminal滑模控制

针对一类二阶非线性系统提出新的Terminal滑模控制面以克服传统的Terminal滑模控制的奇异问题,同时确保系统从任何初始状态在有限时间内收敛至平衡点;进一步考虑系统参数摄动和外界扰动等不确定性因素上界的未知性,用Lyapunov稳定性方法给出了一个带有未知性上界参数估计的自适应非奇异Terminal滑模控制的控制.     

采用摩擦补偿的弹药传输机械臂自适应终端滑模控制

为处理某自行火炮弹药传输机械臂系统在负载变化和非线性摩擦干扰情况下的快速定位控制问题,构造了一种结合自适应思想的新型非奇异快速终端滑模控制策略.建立了负载变化及非线性摩擦干扰情况下的弹药传输机械臂动力学方程.为避免控制器产生奇异问题和改进控制器到达滑模面的速度,采用一种新型非奇异快速终端滑模控制策略,设计了弹药传输机械臂的控制律.针对系统不确定上界难以确定的问题,采用自适应律估计系统的不确定上界,并利用Lyapunov准则证明了系统状态的有限时间收敛.为实现系统非线性摩擦补偿控制,使用遗传算法对建立的Stribeck模型进行参数辨识.不同负载工况下弹药传输机械臂实验结果表明:文中设计的控制器实现了负载变化和非线性摩擦情况下弹药传输机械臂的快速准确定位,具有良好的鲁棒性,控制策略合理有效.     

基于非线性干扰观测器的直升机滑模反演控制

针对3自由度直升机俯仰控制系统,提出一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法. 用一种非线性干扰观测器观测系统的不确定性和外界干扰,通过选择设计参数,可以使观测误差指数收敛. 对引入非线性干扰观测器后的系统采用滑模反演法设计控制器,控制律的设计保证了闭环系统的稳定性,从而达到对直升机俯仰系统跟踪控制的目的. 仿真结果表明,该方法能够较理想地观测干扰,减小控制器的输出,改善系统的控制性能.     

基于非线性干扰观测器的机械臂终端滑模控制

为了在干扰存在的情况下实现对五自由度机械臂的有效控制,提出了一种基于非线性干扰观测器的终端滑模控制策略.通过选择适当的非线性增益函数,干扰观测器能够精确地估计未知干扰,实现对控制器的补偿,降低滑模控制抖振.非奇异快速终端滑模面的设计提高了收敛速度,保证轨迹跟踪误差在有限时间内快速收敛.基于Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性,数值仿真结果验证了所设计方法的有效性.     

双电机驱动伺服系统的全系数自适应控制

双电机驱动伺服系统中存在齿隙非线性和摩擦非线性,从而降低系统跟踪响应速度、稳态精度及其抗干扰能力,为了削弱齿隙和摩擦非线性对系统产生的不利影响,提出了一种新的全系数自适应控制方法。首先分别给出了齿隙和摩擦非线性的动力学模型,然后在此基础上建立了齿隙和摩擦非线性并存时的特征模型,最后进行全系数自适应控制器的设计。将前馈全系数自适应控制和单纯的全系数自适应控制进行仿真比较,结果表明,前者跟踪响应速度快,稳态精度高,抗干扰能力强,具有较高的鲁棒性,说明所提出的控制策略是有效的。     

含控制分配的积分滑模主动容错控制方法

针对重构故障不匹配情况下的多操纵面飞机控制问题,提出了一种基于控制分配的积分滑模主动容错方法. 采用一种新的在线控制分配律简化了滑模控制律设计,设计了积分滑模控制律以保证指令重分配时系统的稳定性,在重构故障匹配和不匹配情况下,推导并证明了含控制分配律的系统整体闭环稳定性. 仿真结果验证了所设计控制器的性能,有效实现多操纵面飞机的快速平稳控制.      

无刷直流电机模糊PI智能控制

在分析无刷直流电机数学模型的基础上，建立了控制系统的仿真模型，提出了一种新型的模糊PI智能控制方法，在无刷直流电机双闭环调速系统中，电流控制采用滞环电流调节器，而转速控制通过采用常规PI控制和模糊控制相结合的方法实现，基于System Generator的仿真结果表明：这种新型的模糊PI智能控制方法响应快、无超调、鲁棒性强、抗干扰能力好，较传统PI控制具有更好的动、静态特性。     

模型参考的广义最小方差鲁棒自校正控制器及其应用

本文提出一种具有参考模型的广义最小方差鲁棒自校正控制算法。采用鲁棒的估计器和改进加权因子的选择方法改善自校正控制的鲁棒性,通过选择参考模型确定系统的希望响应特性。对具有大间隙、摩擦、饱和、弹性、死区、滞后等固有本质非线性因素的大功率伺服系统进行实验研究,结果表明,由该算法构成的控制系统具有良好的动态响应、良好的鲁棒性和高的控制精度,可以广泛应用地炮、火箭炮等要求高精度快速定位的系统中。     

基于快速终端滑模状态观测器 的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.     

基于定量反馈理论的两轴稳定平台混合控制器设计

针对两轴稳定平台中控制对象的不确定性及其扰动问题,在建立其不确定数学模型的基础上,综合考虑了对象的不确定性范围和系统的性能指标要求,采用定量反馈理论研究了两轴稳定平台跟踪伺服控制,设计了鲁棒性强的跟踪控制器.采用Matlab进行仿真结果显示:定量反馈理论(QFT)和比例积分微分(PID)相结合的直流电机驱动控制器具有响应速度快、无超调、抗干扰能力强以及稳态误差小等优点;其动、静态性能均优于单一控制器,较好地抑制输出干扰带来的影响,使两轴稳定平台系统得到良好动态响应,便于工程实现.     

采用模糊扩张状态观测器的四旋翼无人机滑模轨迹跟踪控制

针对四旋翼无人机(UAV)的轨迹跟踪控制存在外界未知扰动的问题,提出一种基于模糊扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制算法.首先,根据双闭环控制结构分别对姿态内环、位置外环引入模糊扩张状态观测器,利用该观测器对系统所受到外部总扰动进行在线估计.然后,根据模糊扩张状态观测器的观测值,设计非奇异快速终端滑模控制器,保证四旋翼无人机的状态变量可在有限时间内收敛于期望轨迹.最后,根据李亚普诺夫理论,得出四旋翼无人机系统的闭环稳定性,并通过仿真对比实验验证该控制算法的优越性.结果表明：所提的控制算法可以提高跟踪性能,并有效增强系统的抗外界干扰能力.     

某型导弹导引头定向扫描技术

针对某型导弹导引头瞬时视场角较小的缺点,提出了定向扫描技术.对S形、Z形和分行螺旋式3种扫描图形进行了对比研究,在综合分析扫描周期和发现概率的基础上,选取了分行螺旋式扫描作为导引头的定向扫描方式;建立了角度预定回路的数学模型,并设计了模糊PID双模控制器;对角度预定回路的控制方法进行了仿真分析,并建立了导引头模糊PID双模控制的数学模型.模型仿真结果表明:模糊PID双模控制器具有超调量小、稳态精度高、响应时间短的优点,满足了系统要求,实现了导引头的定向扫描控制.     

HEV自动膜片弹簧离合器转矩跟踪PID控制

在同轴并联混合动力系统和自动膜片弹簧离合器数学建模的基础上,提出一种包含Kalman滤波器、串级变参数PID控制器的自动膜片弹簧离合器转矩跟踪控制策略,设计了变参数转矩环比例控制器,对行程环PID控制参数进行了优化整定,对HEV模式切换过程中,离合器传递转矩的跟踪控制进行了仿真和试验研究.结果表明,所提出的离合器转矩跟踪控制策略具有良好的效果.      

内模PID控制器在云台伺服系统中的应用

针对SG-5452460005-15W型永磁式直流减速电动机驱动的YP3091型摄像机云台伺服系统,建立了数学模型,并基于内模控制原理设计了一种新型PID控制器。该控制器设计方便,只有一个可调参数。仿真结果表明:系统的水平跟踪和仰俯跟踪误差均方根分别为0.15 mrad和0.32 mrad。与传统PID控制器相比,在内模PID控制器参数调节方面,系统跟踪响应快,精度高,抗干扰能力强,鲁棒性好。