具有未知扇区非线性输入混沌系统的自适应滑模投影同步

研究了一类具有未知扇区非线性输入且含有未知不确定性和外部干扰的主从混沌系统的投影同步问题.首先选择了一个合适的滑模面,然后基于Lyapunov稳定性理论设计滑模控制器和自适应更新规则.所设计的控制器不受未知不确定性和外部干扰的影响,具有很强的鲁棒性.通过对不确定主从Duffing-Holmes系统的仿真研究,验证了所设计控制器的有效性.     

轧机液压伺服系统多模型切换自适应反步控制

针对轧机液压伺服系统工作过程中弹性负载力和外负载力的跳变,基于公共Lyapunov函数方法和自适应反步控制方法,提出了一种多模型切换自适应反步控制策略.该方法结合自适应反步控制的特点和公共Lyapunov函数的设计要求,通过反步法设计了各子系统的状态反馈控制器和不确定上界参数的自适应估计器,取反步法的Lyapunov函数作为公共Lyapunov函数,保证了系统在任意切换下的渐近稳定.自适应反步法和公共Lyapunov函数方法的结合,便于公共Lyapunov函数的求取,又解决了同时存在参数跳变和参数慢时变的问题.仿真结果表明,该方法能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,并对参数跳变和参数慢时变具有较强鲁棒性.      

基于AEPSO算法优化的大型浮选机用PMSM非奇异终端滑模控制研究*

针对大型矿山中浮选机所采用的永磁同步电机（PMSM）控制系统具有强耦合、强干扰、非线性、不确定性的问题，提出一种基于自适应进化粒子群（AEPSO）算法优化的大型浮选机用PMSM滑模控制方法。首先，介绍工程背景并建立出大型浮选机用PMSM的转矩数学模型。其次，通过设计非奇异终端滑模面和指数趋近律控制律推导出滑模控制器的结构，并利用AEPSO算法优化滑模控制器的性能参数。第三，通过Simulink仿真研究该控制方法下电磁转矩控制情况。结果表明，相对于PID控制和传统滑模控制方法，采用AEPSO算法优化后的滑模控制方法极大地提高了PMSM的控制性能，满足大型矿山中浮选机的应用需求。最后，通过江西铜业武山铜矿现场的工程试验，验证了所提方法实际应用的可行性。另外，该控制方法具有较强的通用性和灵活性，其设计思路、仿真分析和试验经验为电机控制领域的研究人员提供了参考。     

基于模糊滑模方法的不确定机器人神经网络控制

针对不确定机器人轨迹跟踪控制,提出了基于模糊滑模方法下的神经网络自适应控制,其中RBF神经网络集中补偿系统的不确定性,利用带边界层滑模变结构方法消除了神经网络的逼近误差,并通过模糊方法动态确定边界层宽度,很好的解决了滑模控制中的抖振现象。仿真实例表明,该控制律能保证误差的快速收敛性及对参数不确定性和外部扰动的鲁棒性。     

冷带轧机两侧压下系统自适应同步控制研究

驱动冷带轧机的液压伺服系统由伺服阀和不对称液压缸组成。建立了某650mm冷带轧机的位置系统的非线性数学模型,并且给出了其参数。首先针对操作侧和传动侧压下位置子系统简单设计了控制器。由于两侧子系统的参数不同,例如总的质量、摩擦阻尼系数和液压缸活塞的初始位置不同等,会造成压下位置的不同步。为了解决这一问题,利用模型参考自适应控制的思想,设计了压下位置自适应同步控制器,该控制器也可用于倾辊控制。仿真结果表明两侧的位置误差能够很好地趋近于零或倾辊给定信号,系统的同步控制精度能够得到有效保证,并能够在一定程度上改善出口带材的板形质量。     

基于复合干扰观测器的轧机液压伺服位置系统终端滑模控制

针对轧机液压伺服位置系统,考虑参数不确定性、负载扰动和输入饱和非线性的影响,提出一种基于复合干扰观测器的终端滑模控制方法。将轧机液压伺服位置系统中的参数不确定性、负载扰动以及输入饱和非线性视为复合干扰,通过选用快速终端滑模干扰观测器对其进行逼近估计,并将输出的估计值引入到所设计的控制器中进行补偿。通过稳定性理论分析表明,在所设计的控制器的作用下,闭环系统全局渐趋稳定。最后,基于某650 mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统的实际参数进行仿真研究,结果表明,所设计的控制器能够实现系统输出对期望位置的准确跟踪。     

自适应模糊模型在非线性系统中的仿真研究

针对一类仿射单输入单输出非线性系统采用模糊控制、模糊逻辑系统逼近和滑模控制相结合的模糊控制器,利用滑模控制及Lyapunov函数方法提出了直接模糊自适应控制方案。直接自适应控制器充分利用模糊控制规则,通过仿真表明该方法具有较好的跟踪性,能保证闭环系统稳定,跟踪误差收敛,具有一定的鲁棒性,系统中所涉及的所有变量有界,系统的跟踪误差渐近收敛于零或零的一个邻域内。     

基于自适应滑模的多螺旋桨浮空器容错控制

针对多螺旋桨浮空器执行机构易发生故障的容错控制问题,同时考虑系统所受到的未知外部扰动和螺旋桨输入幅值的饱和约束,提出一种自适应滑模容错控制方法。建立浮空器的四自由度运动模型,系统分析矢量螺旋桨的故障类型,分为输出力的大小故障和矢量转角故障,得到浮空器执行机构的故障模型。基于自适应和滑模控制理论,由跟踪目标与系统当前状态偏差设计积分滑模面。针对未知外部扰动和执行机构偏移故障,设计相应的自适应律进行处理;针对螺旋桨输入饱和约束,应用Sigmoid函数设计跟踪轨迹进行处理。由此设计一种自适应滑模容错控制策略,利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性能。以上海交通大学的多螺旋桨浮空器为模型,仿真验证了故障容错控制方法的有效性和鲁棒性。      

结晶器液压伺服振动装置的神经元自适应PID控制

针对结晶器液压振动装置的特点,利用神经元的自学习功能构成自适应ＰＩＤ控制器,应用该控制器对结晶器振动装置的液压伺服系统进行控制研究,并给出了设计方法。仿真结果表明,该控制器无需对系统进行建模,它不仅结构简单,而且具有良好的动态性能和较强的鲁棒性和自适应性,易于现场应用。     

模糊自适应PID电液位置伺服系统研究

基于电液位置伺服系统平台,引入模糊自适应PID控制器,建立了系统数学模型.利用Matlab/Simulink将其和常规PID控制器进行了仿真、比较分析.最后通过西门子PLC S7-300进行了试验验证.证明模糊自适应PID控制器具有响应快、超调小、稳定快、震荡小等优点.     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.      

基于自适应反步法的干扰补偿挖泥船动力定位控制

为解决挖泥船在挖泥强反作用干扰或恶劣环境干扰下,动力定位控制系统不稳定的难题,提出采用自适应反步法来解决挖泥船的动力定位问题.由于自适应算法采用实时估计干扰值并进行前馈补偿,而不是在挖泥机构上额外加装传感器的方法,从而简化了控制机构并同时保证了控制的效果.自适应控制能前馈补偿反作用干扰及环境干扰对船体的作用,使船体能以最小的误差与冲击稳定在指定位置.定位控制在强干扰作用下依然能快速跟踪设定位置,而且保证控制系统全局渐近稳定.仿真结果表明,动力定位系统在强干扰环境中依然能够保持良好跟踪的动静态性能.     

Fault Tolerant Attitude Synchronization Control during Formation Flying

It is necessary for precise satellite formations to keep each satellite in accurate relative attitude synchronization and to maintain relative angular velocity synchronization. An adaptive fuzzy terminal sliding mode control is proposed for a formation flying tracking system which includes acquisition, tracking, and pointing. The relative attitude of the leader and follower spacecraft under gravity gradient torque and external periodic disturbances is controlled by four reaction wheels. First, a terminal sliding mode controller is used to obtain stable and fast tracking. Then, the adaptive fuzzy logic system is used to approximate and learn the system uncertainty with the online fault and time-varied external disturbances. The system is proved to be stable, and the parameters are proved to be bounded under the control scheme, using a Lyapunov methodology. Finally, simulation results (under actuator faults like wheel failure and wheel degradation) show that the proposed control method has the advantages of high tracking accuracy, low computation load, robustness, and ease of engineering application.     

Autonomous Hovering of an Experimental Unmanned Helicopter System with Proportional-Integral Sliding Mode Control

This paper presents a method of approaching the attitude control of an autonomously hovering unmanned helicopter system. The proportional-integral sliding mode controller (PISMC) features a combination of the conventional sliding mode control (SMC) and the integral sliding mode control (ISMC). By applying the PISMC algorithm, the controller is capable of providing stable roll and pitch control of the main rotor simultaneously. To show how PISMC may improve system performance, this paper develops an experimental unmanned helicopter system to assess the performance of the proposed controller. The results of the simulation show that the tracking error of the PISMC is not only smaller but also converges more quickly than that of the conventional SMC. Resulting roll and pitch controllers are successfully verified in computer simulations and actual flight tests. The flight test results presented in the paper are found to be consistent with the simulation results.     

Looper-Tension Sliding Mode Control for Hot Strip Finishing Mills

 An innovative sliding mode controller for looper and tension control in hot strip finishing mills was developed based on approximately linearized model. Firstly, a fictitious controller of the reduced order subsystem was designed according to desired dynamics, by which, the angle and tension loops were decoupled on the sliding manifold. Then, a sliding mode controller was used to validate finite time convergence of the state vector to the manifold which guaranteed the stability and performances of the overall system. This solution was considered owing to its well-known robustness and simplicity characteristics concerning disturbances and unmodelled dynamics. Simulation results showed the effectiveness of the proposed controller compared with conventional ones.     

Integrated Auto-Tuning PID Control of Continuous Casting Process

Accuratemouldlevelcontrolisveryimportantincontinuouscastingprocess(seeFig.1)anditisbelievedtobeakeyfactorinimprovingfinalproductquality.Althoughmanymethodshavebeendevelopedformouldlevelcontrol[1,2],theyarenotperfectbecauseonlypartofthefactorssuchasdisturbanceofcastingspeedandnonlinearityofthemouldlevelcontrolsystemareconsidered[3—5].Infact,theperformanceofthehydraulicservosystemofslidinggateanddeviationoftundishweightaretwomajorfactorsaffectingmouldlevelcontrol.Allthesetwoloopsshouldbeconside…