汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器设计

滑模变结构控制具有较好的快速性和较强的鲁棒性,非常适合高度非线性的汽车防滑刹车控制系统。针对汽车防滑刹车系统中存在的高度非线性问题,设计了一种基于改进的指数趋近律的滑模变结构控制器,在控制策略中,以最佳滑移率为目标函数,设计了滑模控制器的滑模面,克服了"边界层法"弱鲁棒性的特点,有效的减小了滑模变结构控制算法中抖动的影响,提高了控制品质。仿真结果表明,汽车防滑刹车系统能够很好的跟踪最佳滑移率,刹车效率高,控制方法合理有效。     

磁悬浮系统的变速趋近律滑模控制

为了抑制常规滑模控制在磁悬浮系统控制中的抖振问题,应用一种变速趋近律方法设计磁悬浮系统滑模控制器.控制器将系统的状态范数引入滑模控制律,以自动调整变结构切换控制项的增益,控制信号抖振幅值能够逐步衰减,并引导系统渐近稳定到原点;利用Lyapunov稳定性理论验证了系统的稳定性,并给出了控制器参数设计的依据;仿真实验结果表明,基于变速趋近律的磁悬浮系统滑模控制策略具有良好的动、静态性能和较强的鲁棒性.     

移动机器人的准滑模控制研究

基于滑模变结构控制理论,针对移动机器人这类非完整系统,提出了一种准滑模控制方法.该方法利用李雅普洛夫函数和指数趋近律方法,设计移动机器人的控制律,结合准滑模方法,使用饱和函数代替符号函数,以降低因采用滑模变结构控制方法而产生的抖振.运用所提出的方法设计了轮式移动机器人的控制系统并进行了仿真,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性,并且能够有效地降低系统的抖振.     

基于矢量控制的BLDCM新型滑模控制器

针对反电动势为正弦波的直流无刷电机控制效率问题,研究了其控制方式,采用了矢量控制方法代替传统的方波控制,以提高电机运行效率,设计了一种新的指数趋近律积分型滑模控制器(sliding mode control,SMC),提高了直流无刷电机控制系统的抗干扰性及速度跟踪性。在滑模控制中引入新的趋近律可有效地抑制抖振问题,提高了滑模面的趋近速度,同时使得系统的超调得到显著的降低。采用了边界层可变的正弦饱和函数替代开关函数进一步削弱抖振,并对其进行了理论分析。最后根据所设计的控制方式通过Simulink进行了仿真验证。研究结果表明,所设计的速度控制器较传统的滑模控制器及积分型滑模控制器具有更好的抑制抖振和速度跟踪性能。     

线性压缩机的变速趋近律滑模控制方法研究

将线性压缩机的机械和电磁两部分分别构建了物理模型.在物理模型基础上以驱动电压为输入、活塞位移为输出构建了线性压缩机状态方程;采用变速趋近律滑模控制算法设计线性压缩机控制器,并在Simulink中搭建线性压缩机控制系统;通过数值仿真方法与传统指数趋近律控制器进行对比,结果表明:变速趋近律滑模控制器在到达稳态时间、抖振程度上均优于传统指数趋近律控制器,并且在控制精度上提升了约20％,同时α=1.346、k=13.499时变速趋近律滑模控制器取得最优控制效果,通过试验测试得到控制误差在4％～7.8％之间,验证了控制器的控制精度及有效性.     

交流异步电机矢量控制滑模速度控制器设计

为了提高异步电动机调速系统的动态品质,在传统指数趋近率的基础上提出了一种新型趋近律,该方法能够根据系统状态距离平衡点的远近而自适应调整指数趋近律的收敛速度。为了提高系统的动态性能,将该趋近律算法引入到异步电机的速度控制器的设计中,提出了一种适用异步电机矢量控制系统的滑模速度控制器。与传统PI调节器进行了比较,仿真结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。     

滑模控制改善液压仿真转台低速性能

针对液压转台中普遍存在的低速不平滑现象,以某半实物仿真转台为对象,设计了滑模变结构控制器.通过在控制器中引入变速趋近律和饱和函数型切换,较好地解决了变结构系统在到达段和滑动段的动态品质问题.仿真验证表明系统具有良好的低速性、鲁棒性和控制精度.     

液压变量泵伺服系统的双模变结构控制研究

针对液压变量泵控制存在参数不确定性,基于滑模变结构控制理论,提出了一种双模变结构控制方法来消除参数不确定性对系统控制性能的影响,并采用指数趋近律的抖动消除法有效减弱了系统中的颤振现象.仿真结果证明,该控制策略有效地提高了系统的跟踪特性,使系统具有良好的动态性能和鲁棒性.     

模糊滑模控制在轮对试验台中的应用

针对液压伺服系统参数不确定性及外部干扰大等特点,提出一种模糊滑模变结构控制方法。以本轮对实验台液压伺服系统为例建立数学模型,使用趋近律设计方法改善系统趋近运动时的动态品质。将模糊控制理论与滑模变结构控制理论相结合,设计基于等效控制和准滑动模态的模糊滑模变结构控制器削弱系统的抖振。理论分析和仿真结果表明:与常规PID等经典控制及传统滑模变机构控制相比,模糊滑模变结构控制器跟踪精度高、响应速度快、鲁棒性强、抖振小,能够达到满意的控制效果。     

四旋翼偏航系统的优化神经网络滑模控制

针对四旋翼偏航控制系统,提出了一种运用遗传算法优化的神经网络滑模等效控制方法。此方法采用遗传算法对神经网络的权值和阈值进行优化,提高了四旋翼偏航系统的动态控制品质;利用BP神经网络输出代替传统离散滑模控制趋近律中的到达速度常数和趋近速度指数,有效地克服了传统离散滑模控制的趋近律中参数选取不合适会导致系统状态发散或产生剧烈抖振问题。Matlab仿真分析表明,这种控制方法拥有较好的控制跟踪性能,不但使控制系统对外部扰动具有很强的鲁棒性,而且保证了良好的动态品质并消除了系统的高频抖振。     

一类欠驱动系统的滑模分解控制器设计

为解决欠驱动系统控制中的稳定性问题,设计一种滑模分解控制器。该方法采用状态分组法将系统分解成若干子系统,并针对各子系统设计出相应的滑模面。在各子滑模面之间使用中间变量法建立起相互联系,进而搭建整个系统滑模面。采用等效控制法和指数趋近律对系统的控制律进行求解,并应用连续化方法削弱滑模控制器的抖振现象。由于采用了具有单位向量函数形式的中间变量,该方法处理了滑模分解控制器的控制律的求取问题,并严格保证了闭环控制系统稳定性。借助Lyapunov稳定原理验证了系统各滑模面的渐近稳定性。将该方法应用于欠驱动系统的控制中,数值仿真结果验证了其有效性。     

基于微分几何的离合器接合过程速度跟踪滑模控制

针对离合器控制系统中存在的非线性、外部干扰和参数不确定问题,提出了基于微分几何的离合器接合过程速度跟踪滑模控制方法。考虑系统参数的不确定性和外界干扰等不确定因素,建立了单个离合器起步动力学模型;基于微分几何的反馈线性化方法,得出系统的控制律;采用基于趋近律的滑模控制方法,设计了存在不确定干扰的离合器控制系统滑模控制器。利用Lyapunov理论对系统的稳定性进行了证明。仿真结果表明该控制器使离合器接合过程的速度跟踪精度高,且鲁棒性好。     

一种新型趋近律的航空发动机滑模控制

针对滑模控制中传统趋近律收敛速度慢、抖振严重的问题,提出了一种特殊幂次函数和幂指数趋近律组合的新型趋近律,与传统的指数趋近律和等速趋近律相比较,该趋近律通过幂次项系数对趋近过程的不同的阶段进行有效调节,提高了运动过程的运动品质,且有效地削弱了抖振,证明了滑模控制的存在性和可达性。将所设计的趋近律应用在航空发动机控制系统中,结果表明,所设计的控制器取得了良好的控制效果,提高了收敛速度,削弱了抖振。     

并联机器人的新型趋近率滑模控制研究

对一种驱动冗余四自由度并联机器人进行任务空间实时控制动力学滑模控制研究。基于所构建动力学模型,在任务空间内,提出并设计一种新型加权积分增益型指数趋近率滑模控制方法,利用滑动模态的形成,使控制系统对于不确定参数以及外界干扰具有良好的鲁棒性,同时,通过在趋近率的积分项中引入负的加权值,在保证并联机器人系统轨迹跟踪速度和精度的同时,有效降低起始阶段控制力的幅度并有效削弱输出驱动力的抖振。其次,利用Lyapunov函数,理论证明所设计控制律的稳定性。最后,利用MATLAB对所建立并联机器人动力学模型及所设计控制律进行仿真试验研究,通过与计算力矩控制、一般趋近率滑模控制进行仿真对比,其结果表明了所建立并联机器人动力学模型的实时可控性以及所设计控制方法的有效性。     

基于卡尔曼滤波和滑模控制的离合器从动盘测试机电控系统研究

基于滑模控制算法和卡尔曼滤波算法设计了离合器从动盘测试机的电控系统控制器.通过机理分析和模型参数辨识建立了系统的简化数学模型,根据简化数学模型设计了采用给定补偿、力前馈和基于指数趋近律的滑模变结构控制构成的复合控制器和卡尔曼滤波数字滤波器,构成电控系统的控制器.经实验验证,与复合PID控制相比,在加栽力和工作现场干扰作用下系统具有较好的稳态精度和动态特性.     

基于趋近律离散滑模控制的柔性梁振动抑制

研究了基于趋近律的离散滑模控制在智能柔性悬臂梁振动控制中的应用.以压电陶瓷为作动器,电阻应变片为传感器,采用有限元方法和模态截断技术建立结构动力学模型.由于柔性结构系统受到不确定外部扰动和量测噪声的影响以及参数的不确定性,滑模变结构控制可以实现滑动模态与系统的外干扰和参数摄动无关,即滑动模态的不变性.结构振动控制在系统状态由于外部干扰的影响偏离平衡状态,在控制器作用下能使系统趋于零状态.采用趋近律离散滑模控制方法设计状态调节器.由于状态量不能直接测量,故利用离散卡尔曼滤波技术构造状态估计器.采用试验模态测试方法得到结构的前4阶固有频率和阻尼比,与有限元方法的结果比较,说明该模型的正确性.使用dSPACE实时仿真系统和MATLAB/Simulink搭建控制系统,进行了振动主动控制试验.试验结果表明,所设计的控制器能有效抑制结构的振动响应.     

新型混合趋近律控制器的设计

在分析2种控制不足的基础上,提出了基于指数趋近-变速趋近-饱和切换函数的混舍趋近控制律,并进行了对比仿真试验分析和实验研究。结果表明,基于该混合趋近律的控制器具有较好的鲁棒性,在系统进入切换带后能实现较小的抖振,且在系统稳定后系统的状态参数稳定于原点,其动态品质有了很大的改善。     

基于滑模变结构的穿梭车牵引控制器设计与仿真

设计提出了一种基于滑模控制的新型穿梭车牵引系统控制器模型.外环采用PI控制器实现速度调节,内环采用滑模控制器实现转矩调节,状态观测器对负载转矩进行间接测量用以实现转矩补偿.滑模控制器的设计采用了指数趋近律和线性切换函数,在加速了趋近运动的同时简化了控制算法.仿真实验表明,引入了带有负载转矩补偿功能的滑模转矩控制器使系统抵抗大范围负载扰动的能力有了显著提升.     

基于卡尔曼控制的滑模振动力输出跟随系统

针对振动力输出跟随系统无误差跟随和消除控制系统中经常伴有随机噪声和过程噪声的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波器的滑模控制器。设计了滑模面以保证振动力输出的无静差跟踪;采用了指数趋近律提高趋近速度并削弱抖振。针对具有噪声干扰的场合,在控制系统中加入了卡尔曼滤波器消除了传感器测量带来的随机噪声和过程噪声。在Matlab/Simulink平台上,进行了振动正弦输出力跟随控制仿真研究,并且比较了有卡尔曼滤波器和无卡尔曼滤波器的跟踪效果。研究结果表明:基于卡尔曼控制的滑模振动力输出跟随系统具有较强的抗噪性、鲁棒性以及良好的稳态性能。     

基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制

为了改善机械结构中PMSM控制系统的可靠性和鲁棒性,研究了一种基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制策略。设计基于ESO的电流观测器,实现对PMSM相电流的准确重构,简化了系统的结构,增强了电动机运行可靠性。设计负载转矩观测器与积分滑模控制构成复合滑模速度控制器,能够有效跟踪实际负载转矩的变化,提高系统的抗扰能力,采用新型趋近律,改善了系统的动静态性能。仿真及实验结果证明了系统具有良好控制精度。