漂浮基柔性空间机械臂姿态与关节协调运动的Terminal滑模控制

讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的控制问题．基于假想模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基柔性空间机械臂系统的动力学方程,并将其转化为系统控制状态方程．以此为基础,根据Terminal滑模控制技术,给出了系统相关Terminal滑模面的数学表达式,在此基础上提出了具有外部扰动情况下漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的Terminal滑模控制方案．提出的控制方案不但确保了闭环系统滑模阶段的存在性,同时通过Terminal滑模函数的适当选取,还保证了输出误差在有限时间内的收敛性．此外,由于确保了无论何种情况下系统初始状态均在Terminal滑模面上,从而消除了其它滑模控制方法常有的到达阶段,使得闭环系统具有全局鲁棒和稳定性．一个平面两杆漂浮基柔性空间机械臂的系统数值仿真,证实了方法的有效性．     

新型有限时间收敛滑模扩张状态观测器研究

针对一类具有量测噪声的非线性不确定系统,设计了基于新型滑模扩张状态观测器的Terminal滑模控制方案．首先对系统进行两次状态扩张,然后设计一种新型滑模扩张状态观测器,通过采用特殊的滑模面保证观测误差在有限时间内收敛到零．在此基础上,设计Terminal滑模控制器,使系统状态也能在有限时间内收敛到零．严格的理论证明和仿真结果均证明了所设计新型滑模观测器及闭环控制方案的有效性和快速性．     

自适应时变Terminal滑模控制研究

针对Terminal滑模控制到达阶段鲁棒性不强的问题,提出了时变Terminal滑模控制方法。分析Terminal滑模面的设计参数对系统性能的影响,提出一种非线性时变Terminal滑模面的设计方法。为了消除多输入多输出(MIMO)非线性系统的不确定,构建动态干扰观测器系统,根据干扰观测误差在线调节参数,从而在线逼近外部干扰,证明了逼近误差一致最终有界。采用倒立摆系统进行仿真验证,提出的自适应时变Terminal滑模控制方法比传统的PID控制镇定时间缩短80%,且无超调。仿真结果表明,所提方法可以用于MIMO非线性系统的控制。     

Terminal滑模自适应控制实现一类不确定混沌系统的同步

应用Terminal滑模控制技术和选择指数趋近律来综合滑模控制器,实现一类混沌系统的状态同步．在控制器中引入一类简单的自适应律,用以在线估计界参数．该设计方案消除了滑模控制的到达阶段,状态始终保持在滑模面上,并能在有限时间内趋近于原点．与一般滑模控制同步实现相比,具有更小的同步时间和鲁棒性．通过对Duffing—Holmes系统的同步仿真,验证了该方法的可行性．     

基于指数趋近律的非奇异Terminal滑模控制

针对一类二阶非线性不确定系统,分析了传统Terminal滑模控制的奇异问题和Terminal滑模控制的调整时间问题.为改善到达滑模面的速度,结合趋近律思想,提出了基于指数趋近律的非奇异Terminal滑模控制器的设计方法和两种新的控制律,在克服奇异问题的基础上提高了系统的收敛速度,缩短了调整时间.仿真结果表明,所设计的控制律可使系统在较短时间内收敛到平衡点,表明了该方法的有效性.     

一类不确定系统的自适应非奇异Terminal滑模控制

提出针对一类不确定系统的自适应非奇异Terminal滑模控制。确定含非线性项的滑模面,通过构造李亚普洛夫函数的方式确定控制器结构,设计自适应增益控制律实时估计不确定参数,并考虑外扰动的影响,证明控制系统的稳定性和鲁棒性。仿真结果验证自适应非奇异Terminal滑模控制器能够使不确定系统状态变量快速收敛。     

船舶航向控制的多滑模鲁棒自适应设计

针对带有未知虚拟控制增益和常参数不确定的非匹配不确定船舶航向非线性控制问题,设计了一种新的多滑模鲁棒自适应控制算法.该算法利用神经网络来逼近系统模型的不确定性;应用逐步递推的多滑模控制算法降低了控制器的复杂性;尤其是采用Nussbaum函数处理系统中符号未知的问题,避免了可能存在的控制器奇异值问题;然后借助Lyapunov稳定性分析方法,理论分析证明了所得闭环系统全局一致最终有界,且跟踪误差收敛到零.仿真试验结果表明,该方法具有较好的控制效果.     

自适应模糊全局快速Terminal滑模控制方法

提出了一种自适应模糊全局快速Terminal滑模控制方法,在参数不确定性和外干扰情况下,为解决系统的非线性不确定性提供了一种新途径。与传统模糊Terminal滑模控制相比,通过采用模糊逻辑系统来逼近未知系统函数和开关项;鲁棒自适应律用来减小逼近误差,从而有效降低抖振;证明了该控制方案的稳定性,并将该方案应用在倒立摆系统中。仿真结果验证了该方案的有效性。     

电液伺服系统的多滑模鲁棒自适应控制

针对一类参数与外负载非匹配不确定的非线性高阶系统,提出了一种基于逐步递推方法的多滑模鲁棒自适应控制策略.应用逐步递推的多滑模控制方法简化了高阶系统的控制问题,同时在自适应控制中加入鲁棒控制的方法,以消除不确定性对控制性能的影响.首先利用逐步递推方法与状态反馈精确线性化理论,得出确定系统的多滑模控制器设计方法;然后基于Lyapunov稳定性分析方法,给出不确定系统的参数自适应律,及鲁棒自适应控制器的设计方法.本文把该控制策略应用到电液伺服系统的位置跟踪控制中,仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪效果.     

鲁棒自适应滑模虚拟执行器设计

为了解决具有不确定性的非线性系统发生执行器故障后的安全运行问题,针对未建模动态、外界扰动和参数不确定等各种不确定性的综合影响,提出了一种鲁棒自适应滑模虚拟执行器控制重构策略.该方法利用滑模控制具有鲁棒性的特点消除不确定性的影响,采用参数自适应方法使得无须己知不确定项的上界,同时具有虚拟执行器不改变标称控制器结构和参数的特点.采用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性和鲁棒性.通过动力定位船仿真验证了该方法的有效性.     

Terminal sliding mode control of second-order nonlinear uncertain systems

In this paper, a terminal sliding mode control scheme is proposed for second-order nonlinear uncertain systems. By using a function augmented sliding hyperplane, it is guaranteed that the output tracking error converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. In addition, the proposed scheme eliminates the reaching phase problem so that the closed-loop system always shows the invariance property to parameter uncertainties. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Chattering free adaptive fuzzy terminal sliding mode control for second order nonlinear system

A novel fuzzy terminal sliding mode control （FTSMC） scheme is proposed for position tracking of a class of second-order nonlinear uncertain system. In the proposed scheme, we integrate input-output linearization technique to cancel the nonlinearities. By using a function-augmented sliding hyperplane, it is guaranteed that the output tracking error converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. The proposed scheme eliminates reaching phase problem, so that the closed-loop system always shows invariance property to parameter uncertainties. Fuzzy logic systems are used to approximate the unknown system functions and switch item. Robust adaptive law is proposed to reduce approximation errors between true nonlinear functions and fuzzy systems, thus chattering phenomenon can be eliminated. Stability of the proposed control scheme is proved and the scheme is applied to an inverted pendulum system. Simulation studies are provided to confirm performance and effectiveness of the proposed control approach.     

Chattering free adaptive fuzzy terminal sliding mode control for second order nonlinear system

A novel fuzzy terminal sliding mode control (FTSMC) scheme is proposed for position tracking of a class of second-order nonlinear uncertain system. In the proposed scheme, we integrate input-output linearization technique to cancel the nonlinearities. By using a function-augmented sliding hyperplane, it is guaranteed that the output tracking error converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. The proposed scheme eliminates reaching phase problem, so that the closed-loop system always shows invariance property to parameter uncertainties. Fuzzy logic systems are used to approximate the unknown system functions and switch item. Robust adaptive law is proposed to reduce approximation errors between true nonlinear functions and fuzzy systems, thus chattering phenomenon can be eliminated. Stability of the proposed control scheme is proved and the scheme is applied to an inverted pendulum system. Simulation studies are provided to confirm performance and effectiveness of the proposed control approach.     

非线性不确定系统的非奇异快速终端滑模控制

针对存在非匹配干扰的非线性系统,设计了一种基于干扰观测器和反步法的非奇异快速终端滑模控制.引入非线性干扰观测器估计系统的不确定性,利用反步的思想处理高阶非线性系统,从而可以将非线性干扰观测器估计的干扰值引入反步法的虚拟控制量中,同时设计一种新颖的非奇异快速终端滑模控制律保证系统的收敛速度和精度.利用Lyapunov函数从理论上证明了所设计的控制器可以保证闭环系统的有限时间收敛.最后通过数值仿真验证了所设计的控制方法的有效性.     

A novel dynamic terminal sliding mode control of uncertain nonlinear systems

A new dynamic terminal sliding mode control (DTSMC) technique is proposed for a class of single-input and single-output (SISO) uncertain nonlinear systems. The dynamic terminal sliding mode controller is formulated based on Lyapunov theory such that the existence of the sliding phase of the closed-loop control system can be guaranteed, chattering phenomenon caused by the switching control action can be eliminated, and high precision performance is realized. Moreover, by designing terminal equation, the output tracking error converges to zero in finite time, the reaching phase of DSMC is eliminated and global robustness is obtained. The simulation results for an inverted pendulum are given to demonstrate the properties of the proposed method.     

A novel dynamic terminal sliding mode control of uncertain nonlinear systems

A new dynamic terminal sliding mode control （DTSMC） technique is proposed for a class of single-input and single-output （SISO） uncertain nonlinear systems. The dynamic terminal sliding mode controller is formulated based on Lyapunov theory such that the existence of the sliding phase of the closed-loop control system can be guaranteed, chattering phenomenon caused by the switching control action can be eliminated, and high precision performance is realized. Moreover, by designing terminal equation, the output tracking error converges to zero in finite time, the reaching phase of DSMC is eliminated and global robustness is obtained. The simulation results for an inverted pendulum are given to demonstrate the properties of the proposed method.     

基于有限时间扰动观测器的四旋翼编队控制

针对复杂飞行环境下的多四旋翼飞行器系统,提出一种基于有限时间扩张状态观测器的主从编队控制策略(FTESO-LFFC).对于领航者子系统,提出一种积分滑模控制(ISM)策略,通过引入的积分项,消除了传统滑模控制中的趋近阶段,提高了系统的鲁棒性.对于跟随者子系统,提出一种非奇异终端滑模控制(N TS M)策略,该方法在解决...     

基于情感神经网络的有源电力滤波器智能终端滑模控制

为了增强有源电力滤波器的电流跟踪控制性能,提出一种基于连续径向基情感神经网络的递归终端滑模控制方案.首先介绍包括集总不确定的有源电力滤波器数学模型;然后构造递归终端滑模面,该滑模面由快速非奇异终端滑模面和递归积分终端滑模面组成,不仅可确保跟踪误差在有限时间内收敛到零,而且可通过为滑模面参数设置适当的初始值消除滑模面的到达模态.为了有效克服系统不确定因素的影响,采用连续径向基情感神经网络逼近系统不确定参数,并运用Lyapunov方法对其进行稳定性和收敛性分析.所设计的连续径向基情感神经网络,不仅结构简单、响应速度快,而且具备参数在线调节能力.仿真和实验结果均表明,该控制方案具有优异的电流跟踪能力以及抗干扰能力.