离散变速趋近律抖振机理及鲁棒性研究

研究基于离散变速趋近律的变结构控制设计问题．利用不等式形式到达条件研究变速趋近律的抖振机理，并对其鲁棒性进行分析．研究结果表明，只要不确定因素有界，即可保证闭环系统的鲁棒稳定性，而通过调整变速趋近律自身参数，可以避免抖振并使系统具有良好的动态品质．将理论成果用于某型船舶航向自动舵的设计，实验结果证实了它的有效性．     

四旋翼飞行器的新型自适应离散滑模控制

针对传统的自适应离散趋近律控制应用于四旋翼偏航控制系统存在抖振问题,提出了一种新型自适应离散滑模等效控制方法.在动力学模型的基础上,改进了传统的自适应离散趋近律,推导了新型自适应离散滑模控制律,且通过Lyapunov函数证明改进自适应离散趋近律下所设计的控制器的稳定性,并引入一个衰减函数,大大减小了四旋翼偏航控制系统的高频抖振.MATLAB仿真分析表明,改进的自适应离散滑模控制的系统调节时间比传统的自适应离散滑模控制缩短了约0.6s,而且大大降低了系统抖振.     

离散变结构系统的组合控制策略研究

对离散变结构控制系统的趋近律方法进行研究，提出了４种组合控制策略，它们可以明显改善系统的动态性能，并给出应用例子加以验证。     

结构振动的离散变结构控制方法

采用离散系统建模技术和变结构控制系统设计的离散趋近律方法,对地震作用下建筑的振动控制问题进行了研究,给出了系统切换函数的确定方法,推导了系统控制律的表示式,算例分析结果表明,该控制方法能有效地减小结构的地震响应,对于结构抗震控制易于接受的特定采样时间间隔,控制效果优于相应基于连续时间系统的变结构控制方法。     

基于卡尔曼滤波滑模控制的伺服系统设计仿真

应用变结构控制策略时,由于系统存在时间滞后、空间滞后、死区等不利条件,会导致系统运行到相平面中滑动面时出现不期望的抖振现象.本文分析了抖振对系统性能的影响及产生原因,针对伺服控制系统存在随机干扰和随机噪声的特性,提出一种基于卡尔曼滤波的指数趋近律滑模变结构控制算法,很好地抑制了抖振.仿真算例表明,与普通滑模控制算法相比,基于该算法的控制器无论在抖振抑制上还是在伺服系统动态品质改善上都具有良好效果.     

基于两相幂次趋近律的四旋翼飞行器自适应控制

本文研究存在惯性不确定性和外部干扰的四旋翼飞行器系统有限时间位置和姿态跟踪控制问题.首先,设计一种新型两相幂次趋近律,当系统状态远离滑模面时,利用较大的幂次项提高趋近速率;当系统状态接近滑模面时,切换成较小的幂次项削弱抖振.其次,设计有限时间滑模控制器保证位置和姿态输出能够在有限时间内跟踪参考轨迹.同时,构造自适应参数...     

带有扰动补偿的离散重复控制方法

本文提出一种基于抛物线吸引律的离散重复控制方法,用于解决离散时间系统的周期轨迹跟踪问题。该方法能有效减小系统抖振,同时通过扰动扩张状态观测技术对系统未知扰动进行有效抑制,并采用重复控制技术实现系统周期扰动的完全消除。为了刻画误差的动态性能,推导了稳态误差带、绝对吸引层、单调减区间的表达式以及跟踪误差进入稳态误差带的最小步长。通过数值仿真和永磁同步伺服电机实验,验证了所述方法的有效性。     

多输入多输出系统的滑模控制器设计及其应用

研究了一类多输入多输出系统的滑模控制问题,采用一种改进的指数趋近律,有效降低变结构所产生的抖振,并且给出理论性证明.将提出的设计方法应用于液压活套控制系统设计,将系统中的活套高度和活套张力的耦合关系当作干扰来处理.仿真结果验证了所提方法的有效性,该控制器可使活套控制系统获得较好的控制效果,并使活套系统迅速达到平衡稳定状态.     

ATMD-结构带有补偿器的模糊滑模控制

针对基于指数趋近律的滑模控制算法设计ATMD系统中的主动控制力偏大、控制系统抖振过大等不足,采用一种带有补偿器的滑模控制算法来计算ATMD系统的主动控制力。考虑到外部能量有限问题,引入了相应的饱和控制器。同时,为了减小控制系统的抖振,设计了一种基于模糊自适应调整的滑模控制律。以一个单自由度结构模型为例进行了相应的数值分析,与相应的由未含补偿器的指数趋近律方法设计的ATMD控制系统以及TMD和AMD控制系统的控制效果进行对比来验证所提方法的有效性。     

基于神经网络的离散变结构控制系统

系统研究了基于神经网络的离散变结构控制系统设计方法，提出了几种具体设计方案．神经网络的引入可以使滑模（变结构）控制具备学习与自适应能力，使控制信号得以柔化，从而能够减轻或避免困扰常规滑模控制器的抖振现象，改善控制效果．     

基于改进ESO的磁悬浮系统模型参考滑模控制

为了提高磁悬浮输送带的稳定性,减小未建模动态和未知外界干扰对磁悬浮系统控制性能的影响,基于改进的扩张状态观测器（extend state observer, ESO）技术,提出了一种模型参考滑模控制与基于改进趋近律的滑模控制相结合的控制策略。首先,对参考模型进行滑模设计,在此基础上根据磁悬浮系统的快速响应和鲁棒性要求,结合幂次趋近律和指数趋近律对传统趋近律进行改进,设计了一种基于新型趋近律的滑模控制;其次,设计了一种新的非线性函数对ESO进行改进,基于改进的ESO对系统的扰动和状态进行观测和估计,将观测结果加入新型滑模控制器以对外界干扰进行补偿,来提高新型滑模控制器的控制性能。仿真结果表明：所设计的控制策略与传统基于指数趋近律的滑模控制相比,磁悬浮系统气隙输出的超调量减小了15.15%,系统具有更高的鲁棒性;与基于改进趋近律的滑模控制方法相比,所提出的控制器可以使系统无抖振,有更好的跟踪性能。在基于改进ESO的模型参考滑模控制下,磁悬浮系统能够稳定运行,具有较好的控制性能。研究结果对磁悬浮输送机输送带的悬浮控制具有一定的参考价值。     

基于新型趋近律的永磁同步电机动态性能优化

目的 提高永磁同步电机作业时的响应精度和速度,优化其动态反馈性能,解决传统滑模控制中趋近时间与系统抖振相矛盾的问题。方法 采用三闭环控制结构,位置环与电流环采用模糊PID控制方法,速度环采用基于新型趋近律的改进滑模控制方法,添加扰动观测器并给予系统扰动补偿。结果 仿真与在环硬件测试结果表明,文中提出的控制方法与传统三闭环滑模控制相比,相同时间内电机转子位置响应速度提前了0.123 s且无超调,同时明显降低了电磁转矩波动幅度。结论 文中设计的新型趋近律有效改善了传统滑模控制存在的问题,建立的控制系统有效提高了永磁同步电机的响应精度和速度,削弱了永磁同步电机作业时的抖振程度,具有良好的鲁棒性。     

永磁同步电机抗干扰复合滑模控制器的设计

目的 在灌装、封口等包装作业过程中,提高永磁同步电机的快速响应和抗干扰能力,同时减少控制系统的抖振现象。方法 提出一种复合滑模控制策略,设计一种能适应滑模面和系统状态变化的分段速率滑模趋近律,将其与新型积分滑模面结合,设计一种带速度环的滑模控制器。同时,设计一个干扰观测器,用于估计闭环系统的扰动,并将估计后的扰动实时补偿到控制器的输出电流中,构建复合控制器。结果 仿真结果表明,设计的控制器能够显著提高收敛速度,并有效减少了控制系统的抖振,从而提高了动态质量。此外,干扰观测器与控制器结合的复合控制器可以提高系统的抗干扰能力,从而进一步提高了控制性能。结论 文中提出的复合滑模控制策略可以有效提高永磁同步电机调速系统的动态性能,减少控制系统的抖振,为实现高效、稳定的控制提供了有效的解决方案。     

基于改进趋近律的滑模控制在机械臂中的应用

针对滑模变结构控制中指数趋近律引起较大抖振的问题,采用改进的饱和函数来代替符号函数,对指数趋近律进行了改进,并给出了滑模可达性证明。以6自由度机械臂数学模型为被控对象进行了仿真,结果说明改进趋近律相比指数趋近律能削弱系统的抖振,相比采用饱和函数作为切换函数的指数趋近律能精确跟踪期望轨迹。最后将基于改进趋近律的滑模控制算法与采用饱和函数作为切换函数的指数趋近律滑模控制算法运用于实物机械臂系统中,并进行了对比,验证了基于改进趋近律滑模控制算法的可行性和实用性。     

建筑结构基于模糊自适应调节趋近律的滑模控制研究

抖振问题是阻碍滑模控制应用的主要障碍之一.基于模糊控制的优点,采用一种模糊自适应调节趋近律的滑模控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究.给出了确定切换面的方法,推导了控制律的表达式.另外,考虑到实际中在大型的建筑结构中安装过多的传感器来进行主动控制研究是不切合实际的,还研究了有限状态输出反馈下该方法的适用性.以一个多层剪切型建筑结构模型为例来验证所提出控制方法的有效性,算例分析结果表明,所提出的控制方法能够有效地减小结构的地震峰值响应,同时达到了削弱控制系统抖振的目的.     

船舶航向非线性系统离散变结构控制

基于非线性模型研究船舶航向自动舵的离散变结构控制设计问题。通过状态反馈精确线性化方法设计了二次型最优滑模面，采用离散趋近律方法求得变结构控制律。研究结果表明，所设计的离散变结构控制器能够快速准确地跟踪设定航向，并对参数摄动和外界风浪干扰具有很强的鲁棒性。     

基于滑模控制算法的复卷机张力控制系统设计

目的为了改善造纸行业中复卷机张力控制系统的控制性能,提高产品的质量和可靠性,同时消除传统趋近律方法的抖振现象。方法提出一种改进的自适应趋近律方法,并在此基础上提出一种基于滑模控制算法的复卷机张力控制系统。结果通过仿真结果比较分析,与传统PID控制算法相比,文中所提滑模控制算法具有更好的动态性能。结论该算法具有较快的动态响应速度和较强的抗扰动能力。     

建筑结构振动控制的趋近律滑移模态方法

本文应用变结构滑移模态控制理论中控制律设计的趋近律方法,对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了系统研究,推导了基于指数趋近律和幂次趋近律的变结构控制律表示式,讨论了最大控制力受到限制时控制力的确定方法。算例对比分析结果表明,本文控制方法能有效地减小结构的地震响应,具有较好的工程应用前景。     

舰载视轴稳定系统的变结构控制研究

为了消除舰船摇摆对舰载光电跟踪设备稳定精度的影响,提高系统视轴稳定性能,根据舰船摇摆对视轴偏差影响的随机性,在描述视轴稳定回路的基础上,设计视轴稳定滑模变结构控制器,并引入约束条件,以减弱系统抖振.利用AR序列预测估计方法,实现视轴偏差预测估计,完成视轴稳定滑模变结构控制律的求取,并利用matlab仿真软件,对视轴稳定滑模变结构控制律进行数字计算.仿真结果表明,该控制方法能有效地消除了陀螺测量随机噪声带来的影响,减弱了系统抖振,对舰载视轴稳定有良好的性能.     

球杆系统基于二阶滑模的分级滑模控制

为解决球杆系统的稳定控制问题,提出一种基于二阶滑模的分级滑模控制方法。与基于传统滑模的分级滑模控制方法相比,该文方法能够应用连续、无抖振的分级滑模控制器实现球杆系统的有效控制。分别定义刚性球和连杆两个子系统的第一级滑动变量,然后采用两者的线性组合来构造第二级滑动变量。所提出的分级滑模控制律包含第二级滑动面的等效控制律和一个待确定的切换控制律。基于球杆系统的动力学模型推得控制器的等效控制律,然后借助状态反馈和二阶滑模控制算法得出控制器的切换控制律。在该文控制器作用下球杆系统能够快速、准确地收敛至期望的平衡点,仿真实验结果表明该文方法的有效性和该文控制器的鲁棒性。