一类离散不确定时滞系统的输出反馈变结构控制

针对一类离散不确定时滞系统,提出一种输出反馈变结构控制算法,该算法使系统状态无需完全可测.通过研究离散不确定时滞系统的简约型,基于LMI技术给出了滑模平面的设计方法,推导出了稳定的滑模面存在的充分条件,并将参数不确定性的影响等效为名义时滞系统的外界干扰,利用时延技术对干扰进行在线估计,从而抵消掉系统中的不确定性.采用离散趋近律的方法设计控制律,并通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.     

不确定离散切换系统的滑模控制

研究一类不确定离散切换系统的鲁棒滑模控制问题.针对传统变结构控制应用于离散系统时易失去其鲁棒性的问题,提出一种采用带调整参数递归式滑模函数的离散滑模控制策略,改进了离散时间滑模控制系统的趋近律方法,并针对不确定因素的影响设计了无须知道扰动上界的估计器.应用Lyapunov函数给出了离散切换系统的滑动模态可达条件,并设计了离散切换规则.仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.     

一种离散全程滑模变结构控制方法

针对离散时间系统提出了一种全程滑模变结构控制器设计方法。通过选择合适的滑模切换函数，使系统的轨线一开始便落在滑模面上，有效地缩短了系统状态到达滑动模态的时间，使系统从初始状态到平衡点的全过程都具有鲁棒性。针对利用离散趋近律方法设计全程滑模变结构控制器系统存在抖振的缺点，本文利用常规等效控制方法设计离散全程滑模变结构控制器，消除了系统的抖振，改善了系统的动态性能。并基于倒立摆模型进行了仿真，结果验证了其有效性。     

不确定离散切换系统的滑模控制

研究一类不确定离散切换系统的鲁棒滑模控制问题.针对传统变结构控制应用于离散系统时易失去其鲁棒性的问题,提出一种采用带调整参数递归式滑模函数的离散滑模控制策略,改进了离散时间滑模控制系统的趋近律方法,并针对不确定因素的影响设计了无须知道扰动上界的估计器.应用Lyapunov函数给出了离散切换系统的滑动模态可达条件,并设计了离散切换规则.仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.

     

离散时滞系统的最优滑模控制

针对离散线性时滞系统,设计了最优滑模面和最优离散变结构控制律.在设计最优滑模面的过程中,利用逐次逼近算法,将既含有时滞项又含有超前项的两点边值问题转化为不含时滞项和超前项的线性两点边值问题,并证明了其解序列一致收敛于原系统的最优滑模.进一步给出了原系统的变结构控制律.     

一类离散不确定时滞系统的输出反馈变结构控制

针对一类离散不确定时滞系统,提出一种输出反馈变结构控制算法,该算法使系统状态无需完全可测.通过研究离散不确定时滞系统的简约型,基于LMI技术给出了滑模平面的设计方法,推导出了稳定的滑模面存在的充分条件,并将参数不确定性的影响等效为名义时滞系统的外界干扰,利用时延技术对干扰进行在线估计,从而抵消掉系统中的不确定性&采用离散趋近律的方法设计控制律,并通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.

     

基于趋近律方法的Delta算子滑模变结构控制系统

针对高速信号不确定滑模变结构控制系统的抖振问题,提出一种基于Delta算子离散化方法的不确定Delta算子系统的滑模变结构控制器。基于反正切函数给出了一种改进的Delta算子离散趋近律,将系统的不确定部分用其上、下确界代替,然后设计滑模变结构控制律。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性,对内部参数摄动和外部干扰具有良好的完全鲁棒性。因此,基于该趋近律方法设计的滑模变结构控制系统既能在有限时间内快速趋近切换面,又最终稳定于平衡状态。     

快速二阶终端滑模控制及其在下肢外骨骼的应用

为了提高传统二阶终端滑模控制的全局收敛性,提出一种快速二阶终端滑模控制算法.设计一种二阶趋近律,将绝对值函数隐藏在积分项里,并增加线性项以提高全局收敛性.当系统状态未到达滑模面时,采用二阶趋近律,并通过调整参数避免奇异问题;当系统状态到达滑模面时,采用不含不连续符号项的指数趋近律,以保证控制误差有限时间收敛.采用Lyapunov直接法证明快速二阶终端滑模控制算法的稳定性,及其比super twisting算法具有更优良的收敛特性.以下肢外骨骼为研究对象,建立动力学模型.在考虑建模误差和外部干扰的情况下,将该算法应用于下肢外骨骼的姿态控制.仿真结果表明,所提出的控制算法能够有效抑制抖振,并且比super twisting算法具有更良好的跟踪性能,验证了该算法的有效性.     

时滞离散系统的非线性准滑模鲁棒控制

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵不等式技术,给出了该类时滞离散系统非线性准滑模面的设计方法,并得到了稳定的非线性准滑模面存在的充分条件;其次,基于一种改进的离散趋近律方法,设计了相应的准滑模控制器,以保证系统的状态在有限时间内到达准滑模,从而将此类非线性系统的滑模变结构控制的分析与综合问题推广到了时滞非线性系统.最后,仿真结果表明,在本文所设计的准滑模面与准滑模变结构控制器的作用下,系统的状态是稳定的,且具有响应速度快、超调量小、调节时间较小等优点,从而说明了本文所设计方法的有效性.     

具有控制时滞的离散系统的无抖振滑模控制

研究含时滞的线性离散系统的变结构控制问题. 首先将之简化为不含时滞项的线性离散系统. 然后对简化系统提出一种新的无抖振滑动模态控制算法. 该算法使滑模控制分为两个阶段,当系统轨迹在滑模某邻域以外时, 利用传统的到达控制律使系统状态轨迹单调趋近滑模面; 当系统轨迹进入该邻域内, 无抖振控制律使其轨迹一步到达滑模面. 该控制律有效地削除了由离散系统解轨迹的不连续性产生的抖振现象. 仿真结果表明了这种方法的有效性.     

Approximation law for discrete-time variable structure control systems

Two approximation laws of sliding mode for discrete-time variable structure control systems are proposed to overcome the limitations of the exponential approximation law and the variable rate approximation law. By applying the proposed approximation laws of sliding mode to discrete-time variable structure control systems, the stability of origin can be guaranteed, and the chattering along the switching surface caused by discrete-time variable structure control can be restrained effectively. In designing of approximation laws, the problem that the system control input is restricted is also considered, which is very important in practical systems. Finally a simulation example shows the effectiveness of the two approximation laws proposed.     

Approximation law for discrete-time variable structure control systems

Two approximation laws of sliding mode for discrete-time variable structure control systems are proposed to overcome the limitations of the exponential approximation law and the variable rate approximation law. By applying the proposed approximation laws of sliding mode to discrete-time variable structure control systems, the stability of origin can be guaranteed, and the chattering along the switching surface caused by discrete-time variable structure control can be restrained effectively. In designing of approximation laws, the problem that the system control input is restricted is also considered, which is very important in practical systems. Finally a simulation example shows the effectiveness of the two approximation laws proposed.     

一种离散时间系统变结构趋近律

针对一类离散时间系统,提出一种变结构控制设计方法。为了减小离散指数趋近律的抖振现象,本文构造一种趋近律, 利用它设计变结构控制器,能够大幅度削弱抖振,有效地改善控制品质,使系统最终趋于原点,并使系统稳定。给出数值计算和仿真算例。     

Variable structure control with sliding mode prediction for discrete-time nonlinear systems

A new variable structure control algorithm based on sliding mode prediction for a class of discrete-time nonlinear systems is presented. By employing a special model to predict future sliding mode value, and combining feedback correction and receding horizon optimization methods which are extensively applied on predictive control strategy, a discrete-time variable structure control law is constructed. The closed-loop systems are proved to have robustness to uncertainties with unspecified boundaries. Numerical simulation and pendulum experiment results illustrate that the closed-loop systems possess desired performance, such as strong robustness, fast convergence and chattering elimination.     

On discrete-time variable structure sliding mode control

The purpose of this paper is to show the limitations of discrete-time variable structure sliding mode control and that the equivalent control must be used in order to have sliding in a neighborhood of the switching surface. Conflicting requirements for the sliding mode controller behavior in the continuous and discrete-time domains are revealed and analyzed. A linear control law for an uncertain discrete-time linear plant, with bounded uncertainties, is analyzed and its superiority over nonlinear controllers is demonstrated. The conclusion of the obtained results is that in the discrete-time variable structure sliding mode controller design, unlike in the continuous-time, the designer may have limited flexibility in selecting controller architectures.     

滑模预测离散变结构控制

研究了不确定离散时间系统的变结构控制设计问题,提出了基于滑模预测思想的离散变结构控制系统设计新思路.该方法综合考虑抖振、鲁棒性以及控制量约束等指标要求,利用当前及过去时刻的滑模信息预测未来时刻的滑模动态,实现了滚动优化求解.仿真结果表明,该方法可有效消除抖振现象,并能够保证闭环系统的鲁棒稳定性.     

不确定离散时间系统的复合非线性反馈积分滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出一种基于离散复合非线性反馈的积分滑模(DCNF-ISM)控制策略,并将该算法应用于扰动下的磁盘跟踪问题.该算法由离散复合非线性反馈(DCNF)控制律与积分滑模(ISM)控制律两部分组成,其中DCNF控制律用于保证系统具有较好瞬态性能,基于改进的离散趋近律设计的ISM控制律用于保证系统鲁棒性.基于Lyapunov稳定性理论对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明,证明了离散时间系统的一致最终有界性.仿真结果表明,本文提出的控制策略能保证系统在扰动下仍然能够精确跟踪给定的参考信号,与传统的DCNF控制相比,该算法能够保证系统具有响应速度快超调量小、鲁棒性强等优点.     

单值预估离散滑模控制及其应用

提出基于单值预估离散滑模控制算法的离散交结构控制系统设计新思路．根据不确定系统的名义模型设计理想滑模面,以名义模型作为预测模型,利用当前及过去时刻的滑模信息预测未来时刻的滑模动态,并将滚动优化和反馈校正引入离散滑模控制系统的设计．该方法不仅较好地消除了抖振现象,而且能保证闭环系统的鲁棒稳定性．将该算法应用于船舶航向控制器的设计,试验结果表明了它的有效性．     

Binary ABR flow control over ATM networks with uncertainty using discrete-time variable structure controller

A binary available bit rate （ABR） scheme based on discrete-time variable structure control （DVSC） theory is proposed to solve the problem of asynchronous transfer mode （ATM） networks congestion in this paper. A discrete-time system model with uncertainty is introduced to depict the time-varying ATM networks. Based on the system model, an asymptotically stable sliding surface is designed by linear matrix inequality （LMI）. In addition, a novel discrete-time reaching law that can obviously reduce chatter is also put forward. The proposed discrete-time variable structure controller can effectively constrain the oscillation of allowed cell rate （ACR） and the queue length in a router. Moreover, the controller is self-adaptive against the uncertainty in the system. Simulations are done in different scenarios. The results demonstrate that the controller has better stability and robustness than the traditional binary flow controller, so it is good for adequately exerting the simplicity of binary flow control mechanisms.