线性滞后广义系统的二阶滑模控制方法

讨论了时滞广义系统在不同条件下的变结构控制,根据终端滑模控制的特点,提出了一种由线性滑模与终端滑模构成的二阶终端滑模及相应控制策略.研究结果表明,该方法能够有效地清除系统的高频抖振,同时保证闭环系统的渐近稳定,实现滑模运动.举例说明了设计的合理性和有效性.     

广义双线性系统的输出变结构控制

首次利用广义Lyapunov函数方法针对不确定广义双线性系统的输出变结构控制问题进行研究.首先,选取设计了带有滑动模动态补偿器的切换函数,保证了系统在准切换流形上的渐近稳定性.其次,在不确定参数和扰动范数有界的条件下,设计了变结构控制器,使得在控制下闭环系统在有限时间内实现滑模运动.最后,通过数值算例说明了设计方法的合理性和有效性.     

一种时变非奇异快速终端滑模控制算法北大核心CSCD

针对非奇异快速终端滑模在趋近阶段收敛速率较慢的问题,提出一种时变非奇异快速终端滑模控制算法,提高了系统收敛速率.首先,提出一种时变非奇异快速终端滑模,使系统在滑动阶段能有限时间收敛到平衡点,并在趋近阶段保持较快的收敛速率.同时,提出一种新型双幂次趋近律,使其与经典双幂次趋近律相比具有更好的运动品质,同时改善系统鲁棒性.根据设计的滑模和趋近律提出一种时变非奇异快速终端滑模控制算法.通过Lyapunov理论证明:当系统扰动为0时,系统能实现有限时间收敛到平衡点;当系统扰动不为0时,系统滑模和其导数能有限时间收敛到一个剩余集,提高了系统控制精度.通过Matlab仿真表明,与传统非奇异快速终端滑模控制算法相比,该方法能有效提高系统收敛速率和控制精度,改善鲁棒性.     

一种时变非奇异快速终端滑模控制算法

针对非奇异快速终端滑模在趋近阶段收敛速率较慢的问题,提出一种时变非奇异快速终端滑模控制算法,提高了系统收敛速率.首先,提出一种时变非奇异快速终端滑模,使系统在滑动阶段能有限时间收敛到平衡点,并在趋近阶段保持较快的收敛速率.同时,提出一种新型双幂次趋近律,使其与经典双幂次趋近律相比具有更好的运动品质,同时改善系统鲁棒性.根据设计的滑模和趋近律提出一种时变非奇异快速终端滑模控制算法.通过Lyapunov理论证明:当系统扰动为0时,系统能实现有限时间收敛到平衡点;当系统扰动不为0时,系统滑模和其导数能有限时间收敛到一个剩余集,提高了系统控制精度.通过Matlab仿真表明,与传统非奇异快速终端滑模控制算法相比,该方法能有效提高系统收敛速率和控制精度,改善鲁棒性.     

一类具有时变时滞和Markov跳变参数的不确定系统滑模控制

针对一类具有时变时滞和Markov跳变参数的不确定系统,研究基于滑模超平面的变结构控制算法.该算法通过坐标变换将系统描述成简约型,在考虑时变时滞和不确定性的前提下,基于线性矩阵不等式(LMIs)方法给出了滑模平面的设计方法,推导出了随机稳定滑模面存在的充分条件,同时利用指数趋近律构造了整个系统的滑模变结构控制算法,并证明了该算法能够确保系统的运动轨迹在有限时间内到达并一直保持在滑模面上.最后通过数值仿真算例验证了设计方法的正确性和有效性.     

一类不确定线性连续随机系统的H∞约束方差变结构控制

基于变结构控制思想,结合H∞优化设计理论及稳态状态协方差配置的系统综合方法,对一类具有参数扰动的不确定线性连续随机系统进行H∞约束方差控制的设计.利用变结构控制的不变性,使受控系统在滑模面上与满足匹配条件的系统不确定性无关.根据伊藤积分设计的控制u(t),综合考虑了变结构控制的滑模阶段与到达阶段;导出的反馈增益矩阵G使在滑模面上,闭环系统的各个状态分量的稳态方差满足预先给定的上界约束,同时从噪声输入到系统输出的传递函数的H∞范数也满足预先给定的指标约束.     

不确定电液位置伺服系统的自适应终端滑模控制

为了解决非线性、不确定电液伺服系统的位置跟踪控制问题,提出了一种基于反步法的自适应终端滑模控制方法.该方法将自适应控制和终端滑模方法结合在一起,一方面,提出的自适应控制律可以对电液伺服系统中的不确定性参数进行有效在线估计和补偿;另一方面,通过引入误差吸引子到滑模趋近律中得到变系数趋近律,设计的终端滑模控制律不仅能够消除普通终端滑模控制律中的非奇异项,还大大降低了滑模面的抖震.最终,根据Lyapunov稳定性理论,位置跟踪误差的有限时间稳定性得以严格证明.将该方法与积分反步滑模控制和线性滑模控制方法进行了对比研究,仿真结果验证了该方法在电液伺服系统位置跟踪控制方面良好的鲁棒性和跟踪精度.     

考虑执行器特性的机械臂全阶滑模控制

针对动力学模型中带有参数未知特性的机械臂位置和速度跟踪问题,提出一种新型的基于神经网络和全阶滑模的控制策略.该策略考虑了执行器的动力学特性,然后基于跟踪误差,建立了全阶滑模面,并利用径向基网络对模型未知特性进行逼近,进而设计鲁棒自适应控制律使得系统状态到达滑模面并沿滑模面收敛到平衡点.理论分析证明了所设计的控制策略可在克服抖振问题的同时保证闭环系统的渐近稳定性.二连杆机械臂系统的数值仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

最速反馈控制的不变性

变结构控制对系统模型和扰动具有一定的不变性是众所周知的事实。最速反馈控制是以其开关曲线为滑动曲线的变结构控制。本文用变结构控制理论来讨论修正了的最速反馈控制对一定范围的系统扰动具有完全的不变性,即完全能够抑制一定范围的扰动作用,而且闭环系统的所有轨线,在理论上,都以有限时间到达原点。这就为设计高效非线性反馈提供了一条有效途径,还给出了避免高频颤震来实现最速反馈控制的数字化办法。     

具有外部扰动的空间刚性机械臂姿态与末端爪手协调运动的Terminal滑模控制算法设计

讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基空间刚性机械臂,载体姿态与末端爪手协调运动的控制算法设计问题．结合系统动量守恒关系及Lagrange方法,建立了漂浮基空间刚性机械臂完全能控形式的系统动力学方程及运动Jacobi关系,并将其转化为状态空间形式的系统控制方程．以此为基础,根据Terminal滑模控制技术,给出了系统相关Terminal滑模面的数学表达式,在此基础上提出了具有外部扰动情况下漂浮基空间刚性机械臂载体姿态与末端爪手协调运动的Terminal滑模控制方案．提出的控制方案不但确保了闭环系统滑模阶段的存在性,同时通过Terminal滑模函数的适当选取,还保证了输出误差在有限时间内的收敛性．此外,由于确保了无论何种情况下系统初始状态均在Terminal滑模面上,从而消除了其它滑模控制方法常有的到达阶段,使得闭环系统具有全局鲁棒性和稳定性．平面两杆空间刚性机械臂的系统数值仿真,证实了方法的有效性．