双模态模糊变结构控制及抖振问题研究

针对变结构控制的抖振问题,设计了双模态“变结构-模糊变结构”控制器,并用于变工况的铣削加工过程控制中。仿真实验结果表明,这类混合控制器能较好地削弱系统抖振,并且对不确定加工过程的控制具有很强的鲁棒性能。     

基于双曲正割函数趋近律的多轴调平滑模控制研究

为解决复合材料压机多轴调平系统的控制精度不高的问题,将滑模变结构控制算法应用到多轴调平系统中。开展了多轴调平系统的不平衡机理、调平控制策略及算法的研究,建立了多轴调平系统的数学模型。结合基于双曲正割函数改进的指数趋近律,提出了一种多输入多输出滑模变结构控制算法,给出了控制器的设计方法,并将其应用到滑块的水平控制中。通过仿真分析和试验验证相结合的方式验证了算法的有效性。研究结果表明:该控制器能削弱抖振,使多轴调平的滑块系统快速准确地进行调平,能较好地抑制干扰和未建模动态,提高了系统的鲁棒性,且控制器简单,易于实现。     

模糊分数阶滑模控制在PMSM伺服系统中研究与应用

针对整数阶滑模控制器容易引起永磁同步电机抖振的问题,利用分数阶系统具有能量传递缓慢及逐渐收敛的原理,设计一种分数阶滑模控制器来减弱永磁同步电机抖振及提高电机性能指标.再利用Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分理论证明这种分数阶滑模控制器的稳定性.利用模糊算法实现了滑模切换项和分数阶阶次的在线自适应调节.仿真及试验结论证明,所提方法可以有效减弱永磁同步电机系统的抖振,缩短调节时间,并具有较强的鲁棒性.     

不确定离散系统全程滑模变结构控制研究

讨论线性多变量不确定离散系统全程滑模变结构控制问题。本文将干扰和参数不确定性等效为系统的外界干扰，利用时延性对不确定性进行在线估计，并根据全程滑模的特点采用等效控制方法设计控制器。本文的方法克服了以往控制方法中须已知不确定性界的限制，且不必满足匹配条件．且采用等效控制方法设计控制器解决了以往用离散趋近律方法设计控制器系统存在抖振的问题。并基于倒立摆模型进行了仿真，结果验证了其有效性。     

基于模糊幂次趋近律的漂浮基空间机器人快速滑模控制

针对空间机械臂轨迹跟踪控制过程中的抖振抑制问题,讨论了一种基于模糊幂次趋近律的快速滑模变结构控制方法。首先运用拉格朗日第二类方程,建立了空间机械臂系统的动力学模型。然后对机械臂的传统滑模面进行改进,设计了一种快速非线性滑模面。利用模糊控制理论,设计了一种模糊幂次趋近律,使机械臂抖振抑制的效果明显,同时也保证了系统的轨迹跟踪控制效果。通过Lyapunov稳定性分析定理,验证了系统的稳定性和收敛性。最后用仿真实验结果证明了所设计控制方法的有效性和可行性。     

无刷直流电动机的模糊积分变结构控制

分析了无刷直流电动机(BLDCM)的数学模型,设计了一种新型高性能的模糊积分变结构位置控制器.该控制器兼有模糊控制和积分变结构控制的优点,解决了积分变结构控制需要事先测定扰动量范围的问题,降低了系统的抖振,在保证系统稳定性的同时加快了系统响应速度,并且保持了积分变结构控制对参数变化及扰动不灵敏的特性.最后通过Matlab进行了仿真.仿真结果表明,该控制器较积分变结构控制器具有更好的动、静态特性,并具有较高的精度和鲁棒性.     

一种求解车间调度的混合免疫遗传算法

为了克服传统免疫遗传算法(IGA)在车间调度问题上易陷入局部最优的缺点,将免疫遗传算法(IGA)与模拟退火算法(SA)进行了结合,提出一种应用于车间作业调度的混合免疫遗传算法。为了有效的提高免疫遗传算法收敛速度和避免算法陷入局部最优解,此算法设计了一种基于适应度和浓度的自适应精英保留策略且重新设置了变异算子,即将变尺度变异和自适应变异算子进行了融合。最后利用"Muth and Thompson"基准问题进行仿真实验,验证了该算法在JSP问题中的高效性和可行性。     

基于遗传算法的三维起重机滑模控制方法研究

针对由5个非线性2阶常微分方程构成的三维起重机模型,采用滑模变结构方法设计控制器,从整体上同时对起重机大车、小车的位置和负载摆角进行控制。并利用遗传算法对其参数进行优化,减小了系统的抖振,实现了系统的精确定位和防摆。仿真表明了该控制方法的有效性。     

基于BP神经网络的轮带系统的变结构控制

采用变结构离散指数趋近律设计出有效的控制律,通过控制张紧臂的状态,从而抑制轮带的横向振动。运用BP神经网络自适应调整控制律的参数,抑制了系统抖振问题。仿真结果表明,基于BP神经网络离散指数趋近律的滑模控制律有效抑制了轮带的横向振动和系统在滑模面的抖振。     

PMSM变结构MRAS无位置传感器控制研究

针对永磁同步电机低速无感运行时系统抖震以及估计转速不准确的问题,将变结构模型参考自适应观测器(SM-MRAS)应用到永磁同步电机无传感器控制中。开展了模型参考自适应观测器的基本原理分析,提出了用连续函数替代传统滑模变结构控制中的开关函数,给出了滑模面和自适应率的设计方法以及优化后的SM-MRAS转速辨识算法的框图,并对该算法的稳定性进行了严格的数学论证。在Matlab软件平台进行了仿真实验。研究结果表明,改进后的变结构模型参考自适应转速辨识算法有效消除了电机在低速时由于频繁开关而造成的系统震荡,避免了电机参数对算法的影响,在很宽的调速范围内都有良好的稳定性能。     

Dynamic adaptive backstepping and saturated proportional integral sliding mode control for uncertain nonlinear systems

An integrated algorithm that combines Dynamic Adaptive Backstepping (DAB), Sliding Mode Control (SMC), and a saturated proportional integral function (PI) is presented for the control of non-triangular nonlinear systems with unmatched uncertainties. Adaptive Backstepping is a recursive design methodology that uses of virtual functions as well as tuning functions, while sliding mode control is used to obtain more robustness towards disturbances and unmodeled dynamics. The main advantages of the PI function are the complete removal of chattering, a shorter transient period, and higher accuracy. A comparison of Dynamic Adaptive Backstepping Sliding Mode Control (DAB-SMC) and Dynamic Adaptive Backstepping Saturated Proportional Integral Sliding Mode Control (DAB-PISMC) is presented to show the effectiveness of the proposed algorithm     

Nonlinear integral sliding mode control design of photovoltaic pumping system: Real time implementation

The aim of this paper is to provide high performance control of pumping system. The proposed method is designed by an indirect field oriented control based on Sliding Mode (SM) technique. The first contribution of this work is to design modified switching surfaces which presented by adding an integral action to the considered controlled variables. Then, in order to prevent the chattering phenomenon, modified nonlinear component is developed. The SM concept and a Lyapunov function are combined to compute the Sliding Mode Control (SMC) gains. Besides, the motor performance is validated by numeric simulations and real time implementation using a dSpace system with DS1104 controller board. Also, to show the effectiveness of the proposed approach, the obtained results are compared with other techniques such as conventional PI, Proportional Sliding Mode (PSM) and backstepping controls.     

甘蔗压榨机系统可靠性的失效模式影响模糊评估分析

机械系统的可靠性分析通常采用故障树分析（FTA）和失效模式影响及致命度分析（FMECA）方法，由于模糊性或不确定性是客观事物的一种本质属性，评估系统可靠性的失效模式影响因素也具有模糊性，常规分析方法对此很难给出有效而准确的回答。以新型两辊甘蔗压榨机械系统为例，讨论失效模式影响模糊评估分析方法的原理，评估分析结果可用于创新设计新产品，改造老产品及提高系统的可靠性。     

引入滑模观测器的GPS/INS组合导航滤波方法

由低成本器件组成的卫星/惯性(GPS/INS)组合导航系统中,存在较大的非线性与不确定性,为改善这一问题,本文提出一种引入滑模观测器(SMO)的滤波方法。首先,该方法建立了组合导航系统模型,介绍了扩展卡尔曼滤波(EKF)计算过程并分析存在的不足。然后,介绍了滑模观测器的基本原理,根据系统构建观测器。最后,说明了引入滑模观测器的EKF组合导航算法实现流程,滑模观测器将模型误差、状态估计以及均值方差融入EKF算法,修正系统输出。通过轨迹仿真实验与车载实验验证了所提方法优于传统EKF算法,具有更高的滤波精度。在车载实验中,卫星信号失锁15 s情况下,与EKF方法相比,所提方法的东向位置误差降低了53%,北向位置误差降低了37%,证明该方法能够有效抑制GPS/INS组合导航误差发散,为以后工程实践提供一定的参考价值。     

Fuzzy surface-based sliding mode control

A new controller based on a combination of Sliding Mode Control and Fuzzy Logic is proposed. The conventional sliding surface is modified using a set of fuzzy rules. This combination confers controller robustness and flexibility. A neutralization process and a mixing process are used to compare the performance of the new controller to that of a conventional sliding mode controller and a PID controller.     

Actuator fault tolerant control using adaptive RBFNN fuzzy sliding mode controller for coaxial octorotor UAV

In this paper, a robust controller for a Six Degrees of Freedom (6 DOF) coaxial octorotor helicopter control is proposed in presence of actuator faults. Radial Base Function Neural Network (RBFNN), Fuzzy Logic Control approach (FLC) and Sliding Mode Control (SMC) technique are used to design a controller, named Fault Tolerant Control (FTC), for each subsystem of the octorotor helicopter. The proposed FTC scheme allows avoiding difficult modeling, attenuating the chattering effect of the SMC, reducing the rules number of the fuzzy controller, and guaranteeing the stability and the robustness of the system. The simulation results show that the proposed FTC can greatly alleviate the chattering effect, good tracking in presence of actuator faults.     

Comparative study of reference currents and DC bus voltage control for Three-Phase Four-Wire Four-Leg SAPF to compensate harmonics and reactive power with 3D SVM

In this paper the performances of three reference currents and DC bus voltage control techniques for Three-Phase Four-Wire Four-Leg SAPF are compared for balanced and unbalanced load conditions. The main goals are to minimize the harmonics, reduce the magnitude of neutral current, eliminate the zero-sequence current components caused by single-phase nonlinear loads and compensate the reactive power, and on the other hand improve performances such as robustness, stabilization, trajectory pursuit, and reduce time response. The three techniques are analyzed mathematically and simulation results are compared. The techniques considered for comparative study are the PI Control, Sliding Mode Control and the Backstepping Control. Synchronous reference frame theory (SRF) in the dqo-axes is used to generate the reference currents, of the inverter.     

滑模控制在气动伺服系统中的应用

分析了气动伺服控制系统中存在的非线性摩擦特性,并设计实验台,测定低速环境下基于直缸的气动伺服系统中的摩擦特性;将其作为全局滑模控制中的外干扰,通过改变控制器结构或调整控制参数来抑制干扰,使系统在响应的全过程都具有鲁棒性。数字仿真表明：滑模变结构控制方案较PD策略具有更好的动、静态特性及对参数变化和外界干扰的鲁棒性。通过在台面球XY轨迹气动控制系统中的实验研究,验证了滑模变结构控制器具有可行性和理想的轨迹跟踪性能。     

单片机自动控制应用系统的设计探讨

结合某食品厂灌装设备设计案例,总结了单片机在灌装自动控制中的设计。通过分析工艺流程和自动控制原理,确定了单片机系统的设计方案,探讨了如何选定控制参量;在硬件设计中分析了电路原理图,软件设计中介绍了控制程序流程框图,体现了单片机的自动控制作用。     

车间数字化制造模式和Web服务移动控制数控系统研究

在中国国家自然科学基金项目《人机协同的车间数字化制造模式——基于移动通信的车间数字助理和掌上数据研究》资助下， 以制造车间为研究对象，开展人机协同的车间数字化制造模式及其关键技术研究，对其成果进行学术总结。 提出车间数字化制造(Digital Shop Manufacturing，DSM)概念。DSM以制造科学技术为基础，应用数字技术对车间制造中所涉及的所有对象和活动给予表示、进行处理和控制，具有信息化、网络化、智能化、自动化等特点。提出数字化车间系统(Digital Shop System，DSS)概念，将DSS分为车间数字化管理软件系统(Shop Digital Management Software System，SDMSS)和车间控制系统(Shop Control System，SCS)等两部分。