一类切换系统基于观测器的滑模降阶控制

针对一类状态不可测的切换系统, 研究了其基于观测器的滑模控制问题. 设计了一类降阶观测器, 并用观测到的状态设计了滑模面函数以及滑模控制器, 使得闭环系统的状态能够到达滑模面上, 产生滑动模态. 并应用Lyapunov函数的方法给出了切换系统的滑动模态可达条件以及确保闭环切换系统渐近稳定的离散切换律. 最后,数值仿真验证了本文所提方法的有效性.     

分数阶混沌系统的主动滑模同步

结合主动控制和滑模控制原理,提出了一个同步分数阶混沌系统的主动滑模控制方法.该方法首先用分数阶积分对所有维状态分量设计一个滑模面,分数阶混沌系统在该滑模面上稳定.然后采用极点配置的方法获得主动滑模控制器中的增益矩阵.应用Lyapunov稳定性理论、分数阶系统稳定理论对所提的控制器的存在性和稳定性分别进行了分析.对分数阶Lorenz系统进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

一类带有变时滞的广义切换系统的滑模控制

研究一类具有非匹配不确定性和变时滞的广义切换系统的滑模控制问题.首先,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,针对每个子系统设计对应的积分型滑模面,给出了每个滑动模态方程鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,设计了滑模控制器及切换规则,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态;最后以仿真实例说明了所提出方法的有效性.     

基于等速趋近律的滑模负荷频率控制设计

针对单域电力系统,提出了基于等速趋近律的滑模负荷频率控制器设计策略。首先通过矩阵初等变换将原系统转换成标准型,基于标准型设计切换面,利用极点配置选择适当的切换函数,保证系统具有稳定的滑动模态;其次基于等速趋近律设计滑模控制器,使得电力系统状态在有限时间内到达滑模面;最后利用Matlab进行仿真研究,将传统的基于不等式趋近律设计的滑模控制器和提出的基于等速趋近律设计的滑模控制器,分别对理想工作状态下和发电机出力受约束(GRC)情况下的电力系统进行仿真比较,可以看出设计的滑模负荷频率控制器具有较好的频率偏差抑制效果。     

不确定时滞切换系统的鲁棒滑模控制

该文研究了一类具有非匹配不确定性和非线性扰动的时滞切换系统的滑模控制问题.首先,针对每个子系统设计对应的时滞依赖滑模面,利用驻留时间方法,给出了由滑动模态方程组成的切换系统鲁棒渐近稳定的充分条件;然后设计了滑模控制器,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态.最后,仿真实例说明所提出方法的有效性.     

不确定离散时间系统的滑模可靠控制

存在状态时滞的不确定离散时间系统的的滑模可靠控制问题,其中,被控系统执行器可能发生部分故障.通过构造一种拟积分型切换面,可以保证系统状态轨迹从开始时刻就位于切换面上.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术给出了滑模动态系统渐近稳定的充分条件.而且,所设计的滑模控制律可以保证在执行器故障影响下的滑动模态仍然是可达的.数值仿真验证了本文设计方法的有效性.     

基于有限时间的一类时滞非线性切换系统滑模控制

研究一类时滞非线性切换系统的有限时间滑模控制问题.针对所研究的系统模型,构造每个子系统对应的积分滑模面,基于滑模控制理论,设计带有状态时滞的滑模控制器使得每个子系统能在有限时间内到达相应的滑模面上,并对系统中存在的非线性项采用Lipschitz条件进行处理.根据多李亚普诺夫函数、平均驻留时间方法以及分割策略引理,给出滑模趋近段和滑模动态有限时间有界的充分条件,并通过对线性矩阵不等式的求解得到控制器增益.最后,通过一个数值仿真例子验证该设计方法的有效性.     

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。     

一类非线性不确定系统的高阶积分自适应滑模控制

为有效改善传统积分滑模在一类非线性不确定系统的应用中存在的抖振问题,结合有限时间收敛理论、高阶积分滑模理论和自适应控制理论,提出了一种高阶积分自适应滑模控制方法;该方法通过选取有限时间收敛反馈量和设计高阶积分滑模面,不仅确保了系统状态误差在有限时间内的收敛性,而且还保证了系统具备对不确定性干扰的抑制能力;同时,当系统的不确定项的边界范围无法预先确定时,采用自适应方法对滑模控制的趋近速率进行估计;仿真结果表明所提方法能够有效抑制非线性不确定系统的抖动,并具有较高的控制精度.     

基于滑模控制的单域电力系统负荷频率控制

针对一类包含非匹配参数不确定和负荷干扰的电力系统,提出一种负荷频率滑模控制器的设计方法.所设计的积分型切换面有效地改善了系统到达阶段的动态性能,提高了系统的鲁棒性;基于趋近律方法设计了滑模控制器,以保证系统运动轨线在有限时间内到达滑动模态;给出了单区域电力系统仿真模型,分别考虑了不同参数不确定条件下的仿真问题.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性和鲁棒性.     

空间三关节机器人模糊积分滑模控制

研究提高关节机器人轨迹跟踪控制的性能,由于关节机器人运动中产生振动,影响系统的稳定性能。为解决上述问题,提出了一种反馈线性化的自适应模糊积分滑模控制方法。在上述方法的基础上,对机器人非线性动力学模型反馈线性化。为了进一步提高滑模控制的精度,设计了一种积分滑模面的滑模控制器,可以减弱积分滑模控制的抖振。通过设计一个模糊控制器,根据积分滑模面的大小自适应地调节积分滑模控制的切换部分,达到削弱抖振的目的。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,改进方法有效地提高了关节机器人跟踪控制性能。     

一种解决输出超调问题的滑模流形新算法

为解决由极点配置方法构造的滑模切换面会引起系统输出超调这一问题,设计一种新型滑模控制器,并将其用于三容水箱的液位控制系统中.该控制器的设计包括两个相对独立的部分:滑模面的定义度切换控制律的设计.对滑模面的定义,首先解释了滑模面增益参数的选择与产生输出超调问题之间的关系,然后从积分饱和问题以及系统动态特性出发,给出了避免输出引发超调现象的解决方法;对切换控制律的设计,提出了一种新的控制律切换向量算法,该算法使得系统在避免产生强抖振的前提下快速收敛到滑模面.仿真实验表明提出方法能有效地避免输出超调,并且很好地抑制了抖振的发生,有较好的应用前景.     

Fuzzy Sliding Mode Control for Active Suspension System with Proportional Differential Sliding Mode Observer

In this paper, a generalized augmented transformation is considered for the quarter active suspension system with uncertainties. Specifically, the model uncertainties are converted to the augmented states and a new proportion differential sliding mode observer is used to estimate state variables and model uncertainties. A differential geometric method is applied to linearize the nonlinear suspension model. In order to weaken the vibration effect of sliding mode control force and reduce energy consumption, a fuzzy sliding mode controller is designed for the active suspension system and the fuzzy controller is applied to adjust switching control gain according to the reaching condition of sliding mode surface. The simulations are conducted to illustrate the effectiveness and advantages of this proposed observer and control strategy.     

基于量子遗传算法的模糊滑模控制

针对一类具有不确定性的非线性系统,提出了一种新的基于量子遗传算法的模糊滑模控制器的设计方法.将模糊控制与滑模控制相结合,利用滑模控制使系统跟踪误差进入边界层内;启用模糊控制替代切换控制,并在边界层上通过监督函数平滑控制作用.在滑动模态产生条件下,通过量子遗传算法优化模糊控制器的控制规则,有效地解决了模糊滑模控制中模糊控制规则的确定问题,从而削弱了系统的抖振,改善了控制器的控制性能.仿真结果表明了该方法的有效性.     

快速收敛的非线性SISO系统变结构控制设计

讨论了SISO非线性系统的两种滑模变结构控制设计.分别从线性滑模的趋近率及非线性滑模设计提出了新的方法及相应控制方案.文中设计的线性滑模趋近率,其趋近速度及滑动状态随系统状态变化而变化;非线性滑模从系统收敛速度及动静态性能综合考虑进行了设计.研究结果表明,相比于终端滑模,系统具有显著的快速性,并具有良好的动静态性能.最后通过三个仿真实例验证了该方案的有效性.     

不确定输入时滞系统的滑模输出反馈控制

研究了在状态不可测,并且状态参数和控制输入矩阵同时存在不确定性的情况下,不确定输入时滞系统的滑模控制问题.为了有效克服不确定性和时滞对系统稳定性的影响,在状态估计空间选择了一种积分型的切换函数,设计了一种基于状态观测器的滑模控制器,并证明了所设计切换面的可达性.通过李亚普诺夫理论,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件.数值仿真验证了算法的有效性.     

Design of Second Order Sliding Mode and Sliding Mode Algorithms: A Practical Insight to DC-DC Buck Converter

This paper presents a simple and systematic approach to design second order sliding mode controller for buck converters. The second order sliding mode control (SOSMC) based on twisting algorithm has been implemented to control buck switch mode converter. The idea behind this strategy is to suppress chattering and maintain robustness and finite time convergence properties of the output voltage error to the equilibrium point under the load variations and parametric uncertainties. In addition, the influence of the twisting algorithm on the performance of closed-loop system is investigated and compared with other algorithms of first order sliding mode control such as adaptive sliding mode control (ASMC), nonsingular terminal sliding mode control (NTSMC).In comparative evaluation, the transient response of the output voltage with the step change in the load and the start-up response of the output voltage with the step change in the input voltage of buck converter were compared. Experimental results were obtained from a hardware setup constructed in laboratory. Finally, for all of the surveyed control methods, the theoretical considerations, numerical simulations, and experimental measurements from a laboratory prototype are compared for different operating points. It is shown that the proposed twisting method presents an improvement in steady state error and settling time of output voltage during load changes.      

机械臂自适应反演超螺旋全局终端滑模控制

针对机械臂系统存在的系统参数摄动、非线性摩擦及外部干扰等不确定问题,提出一种自适应反演超螺旋全局终端滑模轨迹跟踪控制方法。该方法基于反演法、Lyapunov理论和全局快速终端滑模理论设计控制器,保证系统稳定性及全局收敛性,增强系统的鲁棒性。为解决系统集总扰动上界未知的问题,采用自适应技术设计切换控制律,抵消不确定性的影响,同时引入超螺旋算法抑制滑模控制固有的抖振现象。最后,通过理论分析和仿真算例验证了该控制器的有效性与可行性。     

一种新的二阶滑模控制规律的研究

为了有效地消除传统滑模变结构产生的抖振,提出了一种新的二阶滑模变结构控制方法。该方法将Terminal滑模动态与二阶滑模有效地结合起来,使二阶滑模既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振。将此方法用于十字梁试验系统,仿真结果表明,该方法确实有效地消除了抖振,而且鲁棒性也很强。     

Robust Fault‐Tolerant Control of Launch Vehicle Via GPI Observer and Integral Sliding Mode Control

A robust fault‐tolerant attitude control scheme is proposed for a launch vehicle (LV) in the presence of unknown external disturbances, mismodeling dynamics, actuator faults, and actuator's constraints. The input‐output representation is employed to describe the rotational dynamics of LV rendering three independently decoupled second order single‐input‐single‐output (SISO) systems. In the differential algebraic framework, general proportional integral (GPI) observers are used for the estimations of the states and of the generalized disturbances, which include internal perturbations, external disturbances, and unknown actuator failures. In order to avoid the defects of the conventional sliding surface, a new nonlinear integral sliding manifold is introduced for the robust fault‐tolerant sliding mode controller design. The stability of the GPI observer and that of the closed‐loop system are guaranteed by Lyapunov's indirect and direct methods, respectively. The convincing numerical simulation results demonstrate the proposed control scheme is with high attitude tracking performance in the presence of various disturbances, actuator faults, and actuator constraints.