高超声速飞行器的滑模边界层模糊自适应控制方法研究

针对高超声速飞行器飞行过程中存在的高度非线性、强耦合、参数不确定性等问题提出了一种基于滑模边界层模糊自适应的控制方法;首先将纵向模型进行精确线性化,通过引入一个滑模边界层可调参数,在边界层外施加基于正切趋近律的准滑模控制律;在边界层内,去掉准滑模控制律,采用饱和函数法设计的控制律;边界层参数用模糊逻辑系统进行在线调节,从而消除了系统处于准滑动模态时的高频抖振;仿真结果表明:该方法在保证控制系统具有良好跟踪性能的同时,具有削弱抖振的能力和强鲁棒性。     

基于ESO的装甲车辆稳瞄系统积分滑模控制

针对装甲车辆稳瞄系统中存在摩擦力矩、参数漂移等非线性扰动因素造成系统性能下降的问题,设计一种基于扩张状态观测器（ESO）的积分滑模控制策略。在基于状态变量的滑模面中引入了误差积分补偿项,有利于降低系统的稳态误差,同时突破了常规滑模控制中被跟踪信号的各阶导数均需已知的限制;利用ESO对系统内外扰动进行观测补偿,减小了滑模控制所需要的切换增益,削弱滑模控制容易出现的抖振现象。仿真及实验结果表明,跟踪精度保持在0.5％以内,系统最大稳定误差小于0.1 mrad,该控制策略能够很好地抑制各种非线性扰动因素的影响,有效地改善系统的控制性能。     

基于不确定性变时滞分数阶超混沌系统的滑模自适应鲁棒的同步控制

针对一类含有不确定参数的时变时滞系统的同步控制问题,提出了一种滑模自适应鲁棒控制方法.基于Lyapunov稳定性理论和滑模自适应控制方法,设计出滑模自适应鲁棒控制器和参数自适应率.所设计的单一控制器适用于一类分数阶超混沌系统的同步性控制问题,它不仅具有较强的抗噪声能力而且对于时变时滞系统也具有良好的控制能力,因此该控制器具有较好的实用价值.此外,通过在系统的输入量中引入一个补偿量,用以消除系统中所存在的不确定性和外界扰动的影响,从而实现不确定性分数阶超混沌系统的同步,并且将系统的同步误差控制在任意小范围内.最后,对带有外界噪声扰动、系统参数不确定的时变时滞Chen分数阶超混沌系统进行了数值仿真,经过短暂的时间,响应系统与驱动系统同步,进而验证了所提出的控制方法的有效性.     

SCARA机器人的模糊自适应滑模控制

为了提高SCARA机器人的轨迹跟踪控制性能,提出一种双模糊自适应滑模控制。采用一自适应模糊控制器,根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算,消除滑模控制中输出力矩的抖振现象,增强其对不确定性因素的适应能力。采用另一自适应模糊控制器对指数趋近律系数进行修正,改善由于大范围初始位姿产生的偏差而引起的大力矩和速度跳变问题。基于Lyapunov方法进行了稳定性证明,保证控制系统的稳定性与收敛性。仿真实验结果表明,该方法应用于SCARA机器人,跟踪效果良好并产生了平滑的力矩输出和速度输出。     

超导磁储能变流器的超螺旋滑模控制策略研究

针对超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)变流器采用传统滑模控制方法时存在较大的抖振问题,研究了一种超螺旋滑模控制策略用于改善这一现状。根据SMES变流器拓扑结构进行建模分析,然后选取d、q轴的电流误差值作为积分滑模面,设计了超螺旋滑模控制器。该控制器包含了等效控制和切换控制两部分,其中采用超螺旋控制率的切换控制仅在趋近阶段起作用,使跟踪误差能够在有限时间内收敛为零;当系统状态到达准滑模态时采用等效控制,有效地削弱了抖振幅度。MATLAB/Simulink仿真结果表明,所提出的控制策略较PI控制以及传统滑模控制有着更小的抖振和更高的动态响应性能。     

基于改进CKF的光电跟踪伺服系统二阶滑模控制

传统的光电跟踪伺服系统滑模控制中,对目标位移信号微分以求取速度、加速度等运动状态的方法会影响控制的精度和稳定性。针对这一缺点,提出了基于改进容积卡尔曼滤波(CKF)的二阶滑模控制算法。基于系统原理,建立了系统模型;应用限定下界法改进了CKF算法以提高目标状态估计的准确度;应用超螺旋算法设计了二阶滑模控制器,并将滤波预测的目标状态作为系统输入进行仿真实验。结果表明,相对于传统的二阶滑模控制,所设计的控制方法提高了控制精度,减小了抖振,且具有更好的稳定性。     

基于粒子群算法改进SVM的滑模控制研究

为了提高离散时间系统的控制品质以及削弱系统抖振,提出了基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)改进支持向量机(support vector machine,SVM)的滑模控制方法并进行了仿真研究;通过SVM识辨参量模型与PSO寻优处理,获得趋于理想滑模运动的趋近律参数,确保寻优处理时间短、精度高;利用PSO和SVM在线调整滑模趋近律参数,可以克服常规滑模控制中需要事先设定趋近律参数限制的弊端,加快跟踪速度,削弱系统抖振,完善控制质量;仿真实验表明,该方法可以克服因 PSO寻优过程中的寻优时间过长等不足,又可解决SVM精度不高或计算量大的缺点;该方法用于离散时间系统是可行、有效的,工程实用性强。      

BTT导弹基于扩张状态观测器的滑模控制律设计

针对BTT导弹非线性动力学模型中的参数不确定性及系统存在未知外部干扰的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的滑模控制设计方法;将系统参数不确定性和未知外界干扰作为系统的复合干扰,采用扩张状态观测器估计系统的复合干扰,并实时补偿;利用Lyapunov方法证明系统的稳定性;该控制器算法简单、计算量小,更易于实际工程应用;仿真结果表明,设计的控制器对导弹控制系统受到的复合干扰具有较强的鲁棒性和稳定性,满足导弹姿态快速机动和高稳定度的控制要求,性能指标明显优于滑模控制器。     

不确定时变混沌系统的一种自适应无抖振变结构控制

混沌系统的一般变结构控制方法存在高频抖振和需要事先已知系统不确定项的上界等不足，针对这些不足，以一类不确定时变混沌系统为例，提出了自适应无抖振变结构控制（ACFVSC）方法，以控制混沌系统到任意设定轨道.该方法不仅能消除滑模面附近的抖振现象，实现渐近跟踪，而且不需要“不确定项的上界已知”的先验知识.ACFVSC的渐近跟踪分析与仿真结果都表明，只要选择合适的控制器参数，就能在有限时间内达到任意的设定跟踪精度. 关键词： 不确定时变混沌系统 变结构控制 无抖振     

离心-振动试验系统振动位移跟踪的高阶滑模控制

针对离心-振动试验系统的振动位移跟踪控制存在参数不确定性和干扰的问题,提出了一种基于高阶滑模的振动位移跟踪控制方法;首先介绍了高阶滑模控制基本原理,并建立了离心-振动复合试验系统数学模型,然后引入虚拟控制项,利用李雅普诺夫第二法推导出高阶滑模振动位移控制律;仿真结果表明该方法能够有效降低系统抖振,使得控制作用平滑连续,并实现振动位移跟踪的精确定位,具有较高的控制精度和可靠性。