可控励磁直线同步电动机的全局积分Terminal滑模控制

为提高可控励磁直线磁悬浮同步电动机进给系统的快速性与鲁棒性,提出全局积分Terminal滑模控制策略.构造新型的全局积分Terminal滑模面,对系统状态任意初值可在有限时间内收敛到零点,在趋近律中引入衰减因子,可减小系统抖振;在构造滑模面和趋近律的基础上设计全局积分Terminal滑模速度控制器;为进一步削弱滑模控制的抖振,减小切换增益,用径向基函数神经网络设计扰动观测器,并对扰动进行前馈补偿控制.仿真结果表明全局积分Terminal滑模控制策略能够明显改善系统的动态性能,缩短误差的收敛时间,提高系统抑制扰动的能力,削弱系统的抖振,增强系统的鲁棒性.     

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。     

基于模糊扰动观测器的PMSM积分滑模控制研究

为了克服传统永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)的滑模控制增益大容易产生抖振的问题,提出基于模糊观测器的PMSM积分滑模控制策略。采用新型趋近律设计积分滑模控制器取代传统的滑模控制器,提高系统的动态响应性能。结合模糊控制与自适应控制的特点,设计模糊扰动观测器,能够迅速有效地观测系统内部参数变化和外部扰动,并对积分滑模速度控制器进行前馈补偿,削弱系统抖振的同时提高了系统的鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了该控制系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法具有较强的鲁棒性,可以实现良好的跟踪效果并且无抖动。     

改进的等效滑模控制器在异步电动机矢量控制系统中的应用

针对异步电动机矢量控制系统常规等效滑模控制存在扰动稳态误差大、抖振大、跟踪快速性差的问题,设计了一种改进的等效滑模控制器。该控制器采用改进的切换控制函数,提高了电动机的动态控制性能。仿真试验结果表明,与传统的PI控制器和常规的等效滑模控制器相比,该控制器能有效降低系统抖振,提高了系统的动态响应速度,增强了系统的鲁棒性。     

基于改进型积分终端滑模控制方法的移动机器人轨迹跟踪设计与实验

为了使移动机器人获得高精度和快速收敛的跟踪性能,设计一种基于积分终端滑模和滑模观测器的轨迹跟踪控制方法.首先,考虑到移动机器人在实际运动过程中会受到地面湿滑、摩擦等原因引起的侧滑扰动的影响,建立其在该扰动影响下的运动学模型;然后,利用该动态模型设计滑模观测器来估计系统受到的扰动;接着,将估计的扰动值前馈至反馈控制器,用来抑制扰动对系统控制性能的影响,从而达到削弱抖振的目的;同时,基于跟踪误差设计积分终端滑模面,并结合滑模面和扰动估计设计新型积分终端滑模控制器;最后,基于Lyapunov稳定性理论对整个闭环系统进行稳定性分析.仿真实验结果表明,所设计的控制器具有更高的跟踪精度和更强的鲁棒性.     

基于改进的滑模控制器和观测器的SPMSM控制北大核心CSCD

针对永磁同步电机(PMSM)滑模控制系统具有的系统抖振和相位延迟等问题,提出在速度环设计全局快速终端滑模控制器(GFTSMC)。其中,滑模面结合了线性滑动模态和快速终端模态,并且设计了不含有切换项的连续控制律,能够在一定程度上削弱抖振,提高系统鲁棒性,通过Lyapunov函数证明了其稳定性。采用模糊滑模观测器实现了PMSM无位置传感器控制,利用双曲正切函数替换符号函数进行滑模观测,通过模糊控制规则自适应调节滑模增益大小,省掉低通滤波器,简化了系统,可削弱抖振,提高系统稳定性及跟踪准确性。通过MATLAB仿真验证了所提方法的可行性。     

尾坐式飞行器过渡模式纵向姿态控制

针对尾坐式飞行器由垂直飞行模式向水平飞行模式转换过程中产生的模型参数变动干扰问题,设计了模糊滑模控制器进行姿态控制,利用模糊规则自适应调整趋近律以消除系统的抖振;通过仿真和飞行实验,验证了所设计的控制器具有良好的跟踪性能和鲁棒性,可以克服飞行器在过渡模式下系统参数的变动干扰,而且削弱了滑模控制器造成的输出抖振,减轻了副翼执行机构的负担。     

不确定Delta算子系统的滑模软切换控制

针对一类带有内部参数摄动和外部扰动的快速采样控制系统,基于sigmoid函数提出了一种Delta算子S-变速趋近律方法,并设计了不确定Delta算子系统的滑模软切换控制器。基于Delta算子采样原理,将连续时间系统和离散时间系统的软切换控制器设计统一到Delta算子系统。基于Delta算子S-变速趋近律方法设计的闭环快速采样滑模软切换控制器能够在限制时刻内到达切换面,削弱了系统颤振。从仿真实例可以看出,该滑模软切换控制器的稳定性和平稳性优于传统指数趋近律情形,整个动态过程具有良好的完全鲁棒性。     

磁悬浮准滑模目标跟踪控制器设计

磁悬浮控制问题中,由于模型不确定性的存在,需要设计不依赖系统精确模型的控制方案.滑模变结构控制不完全依赖对象模型,具有响应快、结构简单的优势,但切换控制引起的抖振问题需要设法削弱,以保证闭环系统的鲁棒稳定性.首先以机理分析的方法建立单自由度悬浮系统的线性化模型,然后采用滑模控制方法设计了目标位置跟踪控制器.为了有效削弱系统输出的抖振现象,在滑模滑动控制阶段采用连续饱和函数的方式实现滑模面平稳切换.以46g小球在目标位置悬浮控制进行仿真以及多方案对比分析,结果表明,所得滑模控制器具有较好的目标跟踪性能.在输出端施加给定量2.5％幅度的随机干扰,系统显示出较强的鲁棒性.     

永磁同步电机伺服系统的自适应滑模最大转矩/电流控制

为了增强永磁同步电机(PMSM)伺服系统的抗干扰能力,本文设计了一种基于最大转矩/电流(MTPA)原理的自适应滑模控制器.控制器根据MTPA控制方法确定定子直轴和交轴电流,并利用滑模控制增强了系统的抗干扰能力,但同时给系统带来抖振.为了削弱系统抖振,设计了一种改进的自适应滑模趋近律用于位置控制.为了增加控制器的实用性,MTPA控制采用函数曲线拟合法.仿真结果表明,所提出的控制器有效增强了系统的动态性能、稳态性能及鲁棒性,并有效削弱了滑模控制带给系统的抖振.     

基于自回归小波神经网络的感应电动机滑模反推控制

为了提高感应电动机控制的鲁棒性, 提出了一种新颖的感应电动机解耦模型. 基于感应电动机的解耦模型, 利用滑模控制和反推控制设计电动机的虚拟转矩和磁链电压控制器. 滑模开关增益的大小是造成系统抖振的关键, 采用自回归小波神经网络(Self-recurrent wavelet neural networks, SRWNN)在线估计滑模开关增益的大小可以有效降低滑模控制造成的抖振. 仿真结果表明基于SRWNN在线估计滑模开关增益的滑模反推控制方案可以有效提高感应电动机控制的鲁棒性, 同时降低了滑模控制造成的抖振.     

A new method of switching surface design for multivariable variablestructure systems

In this paper, we discuss the problem of the switching surface for a multivariable variable structure system. We first propose a new switching surface by which robustness of the controlled system to disturbances is provided. Based on the switching surface, we develop control input to drive the system to track the desired trajectory. This control input does not produce the chattering that normally occurs when a conventional control input is used. We apply the proposed method to a multivariable linear system and discuss the simulation results to show the computational procedure and its effectiveness     

变增益分段滑模控制的PMSM位置伺服系统研究

滑模增益的选择直接影响系统抖振,利用位置信号误差、滑模面积分与滑模增益之间的非线性关系来设计滑模增益,再结合等效控制方法来削弱滑模抖振改善系统的鲁棒性。将单段滑模线控制扩展成在不同阶段PI与滑模分别起作用的两段控制方法应用于永磁同步电机位置控制。应用Matlab/Simulink建立了永磁同步电动机伺服系统的仿真模型,仿真结果表明该方案对系统参数不确定、外界扰动具有强鲁棒性。系统动静态品质优良,滑模控制的抖振得到明显抑制。     

基于神经网络的PMSM自适应滑模控制

结合滑模控制和神经网络各自的优点,对永磁同步电机(PMSM)提出了一种基于神经网络的PMSM自适应滑模控制方案.首先设计了带积分操作的滑模变结构位置控制器,通过递归神经网络的在线学习来实时估计系统参数变化和外部负载扰动等不确定性的界限,减小滑模控制器的控制量.进而,在滑模控制器中又引入饱和函数取代符号函数,进一步减弱"抖振"现象.理论分析和实验仿真对比研究的结果表明所提出方法具有优越的动态性能和鲁棒性.     

基于LQR直升机模糊滑模跟踪控制

研究直升机系统稳定性优化问题,由于直升机系统的强耦合和非线性特性的影响,使飞行的稳定性和实时跟踪性差。为解决上述问题,对直升机原始数学模型进行近似线性化和解耦处理,采用模糊滑模控制方法实现直升机姿态角度的跟踪控制。首先,在滑模面的设计中引入最优线性二次型调节器,构建一种积分型切换面。其次,以切换面及导数的乘积和滑模切换增益的变化量为模糊系统的变量,实时调整变结构控制项的切换增益。仿真结果表明,通过控制器设计能够实现直升机姿态角度跟踪的稳定性,对外界不确定干扰具有强鲁棒性且控制器输出抖振问题得到明显改善。     

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。     

A robust stabilizing law for switched linear systems

In this paper, we address some robustness issues for a class of switched linear systems with non-linear perturbations. We illustrate through an example that the well-known state-space-partition-based switching law may lead to chattering in the event that the systems undergo perturbations. To overcome this, we propose a state-feedback switching law with a non-zero level set. We prove that this switching law can prevent the system from chattering. In addition, this switching law makes the perturbed systems bounded with bounded perturbations, and practically convergent with convergent perturbations. We also propose an observer-based switching law to steer the switched system stable with nice robustness performances.     

Dynamic integral sliding mode for MIMO uncertain nonlinear systems

In this paper the authors propose a novel sliding mode control methodology for Multi-Input and Multi-Output (MIMO) uncertain nonlinear systems. The proposed approach synthesizes dynamic sliding mode and integral sliding mode control strategies into dynamic integral sliding mode. The new control laws establish sliding mode without reaching phase with the use of an integral sliding manifold. Consequently, robustness against uncertainties increases from the very beginning of the process. Furthermore, the control laws considerably alleviate chattering along the switching manifold. In addition, the performance of the controller boost up in the presence of uncertainties. A comprehensive comparative analysis carried out with dynamic sliding mode control and integral sliding mode control demonstrates superiority of the newly designed control law. A chatter free regulation control of two uncertain nonlinear systems with improved performance in the presence of uncertainties ensures the robustness of the proposed dynamic integral sliding mode controller.