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.     

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.     

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.     

广义不确定系统的终端滑模控制

本文研究了线性广义不确定系统在满足匹配条件下的终端滑模控制的综合设计问题.利用变结构控制方法设计切换函数和终端滑模控制器,获得了在终端滑模控制下,闭环系统的模态在有限时间内到达平衡点的重要结果.克服了传统的变结构控制方法只能保证闭环系统的模态在平衡点渐近稳定,不能实现有限时间到达平衡点的缺点.举例说明了设计方法的合理性和有效性.     

一类离散非线性系统基于幂次函数的显式高阶滑模预测控制算法

针对一类不确定离散非线性系统,提出了一种显式高阶滑模预测控制算法:利用幂次函数趋近律和高阶滑模控制方法,结合预测控制策略,给出了一种高阶滑模预测模型,得到了显式的高阶滑模预测模型控制器,使其兼具滑模控制方法与预测控制方法的优点,有效削弱了滑模控制系统的抖振现象.最后用数值仿真算例证明了文章设计方法的有效性,与传统滑模预测控制相比,收敛速度更快,稳定性更好.     

基于有限时间性能指标的末制导系统导引律设计

文章研究了末制导控制系统的导引律设计问题.首先,将末制导系统描述为一个具有非零初始条件及有界外部扰动的有限时间线性时变系统.然后,提出了一种评价线性时变系统在终端时刻性能的有限时间性能指标,并给出了基于该指标的状态反馈和输出反馈控制设计方法.接着,将所提控制设计方法应用于末制导控制系统,得到了一种能够获得更小脱靶量的导引律.最后,通过仿真说明了所提控制设计方法的有效性.     

基于扰动补偿趋近律的非匹配离散广义准滑模控制

研究了非匹配不确定离散广义系统准滑模控制策略的综合问题.给出了具有前级状态向量的动态切换函数,使得系统能够在切换带内稳定.设计了两种带有扰动补偿的离散广义趋近律,消除了常规滑模控制策略中不确定项必须有界的限制,且不必满足匹配条件.给出了系统准滑动模态保持逐步穿越切换面的必要条件,减小了准滑动模态切换带的带宽.所设计的滑模控制器在有限时间内可达切换面,削弱了系统抖振,有效地改善了系统动态品质.最后,数值算例验证了该控制策略的可行性.     

分数阶复杂网络系统的滑模终端控制混沌同步

研究了两类复杂网络混沌系统的终端滑模控制问题,基于分数阶微积分,设计了分数阶非奇异终端滑模面和控制器,给出了严格的数学推理和证明过程,研究表明:适当的控制律下两类复杂网络混沌系统是终端滑模同步的.最后的仿真算例说明方法有效.     

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．     

永磁同步电机复合型变阶次积分滑模控制研究

基于永磁同步电动机(PMSM)的数学模型和状态方程,为提高其位置控制的动态响应性能和鲁棒性,提出一种含有整数阶积分以及分数阶积分的复合型非线性滑模面,并设计了相应的位置滑模控制算法,其中分数阶积分项的阶次采用模糊推理原则获得.在控制律输出中加入滑模面的分数阶积分项作为前馈补偿,进一步增强了抑制负载扰动及削弱系统抖振的能力.通过Lyapunov定理证明了所设计的复合积分滑模控制方法的稳定性.对所提控制方法进行模型搭建和数值仿真,仿真结果证明了所提方法的鲁棒性和有效性.     

基于终端滑模模糊神经网络的电力系统负荷频率控制研究

针对区域互联电力系统受到风电及负荷扰动后,系统频率会出现大幅度波动问题,提出一种基于终端滑模模糊神经网络的多区域互联电力系统负荷频率控制(LFC)方法。在分析单一区域电力系统有功输出特性的基础上,建立计及多区域有功输出的互联电力系统负荷频率控制模型。采用自适应逆控制,有效的解决系统响应和扰动抑制的矛盾。将终端滑模模糊神经网络引入自适应逆系统,构建模糊神经网络辨识器,利用终端滑模在有限时间内可实现无静差跟踪的特点,进一步提高神经网络的辨识能力。仿真结果表明所设计的基于终端滑模模糊神经网络的自适应逆系统,不仅可以得到好的动态响应,还可以使风电及负荷扰动减小到最小。     

基于混合滑模的7DOF机械臂轨迹跟踪控制策略研究

利用传统PID和高阶滑模控制的优势,提出了高阶滑模和PI控制相结合的混合滑模控制算法,并应用于7DOF机械臂伺服电机的实时轨迹跟踪.伺服电机的混合滑模控制是在位置环和速度环采用高阶滑模-PI混合控制算法,电流环采用传统的PID控制算法.分析表明基于高阶混合滑模控制技术的7DOF机械臂伺服电机系统,能有效消除传统滑模控制中的抖振问题,增强了系统鲁棒性,并实现了快速的轨迹跟踪.最后,在一体式控制平台上实验验证了所提出的算法的有效性和实用性.     

具有半马尔可夫跳跃的时变时滞系统的滑模控制研究

该文研究具有半马尔可夫跳跃的不确定连续时变时滞系统的滑模控制器设计问题.首先,通过研究系统的动力学特性,结合滑模面,建立描述滑模完整动力学的奇异系统.然后,充分考虑时滞信息,构造符合系统特性的Lyapunov泛函,给出滑模面存在的充分条件,保证滑模动力学系统的随机稳定性.基于此,设计滑模控制器,使闭环系统最终收敛到滑模面.最后,通过一个数值算例验证该文方法的有效性.     

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.     

基于终端滑模控制的扰动复杂网络的有限时间同步

本文研究了扰动的复杂网络的有限时间同步问题. 利用终端滑模控制的方法, 设计了能保证网络同步的滑模面和控制器, 得到了两个不同的复杂网络之间达到有限时间同步的充分条件. 这些理论结果推广了复杂网络同步的一些已有结论.     

基于终端滑模控制的扰动复杂网络的有限时间同步（英文）

本文研究了扰动的复杂网络的有限时间同步问题.利用终端滑模控制的方法,设计了能保证网络同步的滑模面和控制器,得到了两个不同的复杂网络之间达到有限时间同步的充分条件.这些理论结果推广了复杂网络同步的一些已有结论.     

不同维分数阶混沌系统的自适应模糊滑模有限时间同步控制

针对不同维分数阶混沌系统的有限时间同步问题,提出了一个分数阶自适应模糊滑模控制方案。为增加同步误差的收敛速度,本文提出了一种新型的积分滑模面,并利用模糊逻辑系统结合分数阶自适应律估计理想控制器的未知部分。基于分数阶Lyapunov稳定性理论,设计了分数阶模糊滑模同步控制器,可使不同维分数阶混沌系统的同步误差在有限时间内达到滑模面。最后,数值仿真的结果验证了本文方法的有效性。     

不确定非自治混沌陀螺仪在非线性输入下的有限时间稳定性

陀螺仪是一个非常有趣,又是永恒的非线性非自治动力系统课题,它可以显示出非常复杂的动力学行为,如混沌现象.在一个给定的有限时间内,研究非线性非自治陀螺仪鲁棒稳定性问题.假设陀螺仪系统受到模型不确定的外部扰动而摄动,系统参数并不知道,同时考虑了非线性输入的影响.为未知参数提出了适当的自适应律.以自适应律和有限时间控制理论为基础,提出非连续有限时间控制理论,来研究系统的有限时间稳定性.解析证明了闭循环系统的有限时间稳定性及其收敛性.若干数值仿真结果表明,该文的有限时间控制法是有效的,同时验证了该文的理论结果.     

冷轧机压下伺服系统的输出反馈有限时间控制研究

针对冷轧机压下电液伺服系统存在非线性、参数不确定性和负载干扰等特点,提出了基于扩张状态观测器的输出反馈有限时间控制方法.利用扩张状态观测器对系统的状态变量进行观测,解决了电液伺服系统的速度和加速度难以实际测量的难题,并对未知函数及扰动具有鲁棒性.依据有限时间控制理论并结合反步构造法设计了有限时间控制器,并证明了系统的全局稳定性.仿真表明:扩张状态观测器能够快速准确的观测系统的状态;基于扩张状态观测器的有限时间控制方法能使系统快速、准确地跟踪指定位置目标,并具有很强的鲁棒性.     

一类大型互联非线性系统的鲁棒分散控制

本文对带有界扰动的一类大型互联非线性系统进行了分散状态反馈控制设计,通过子系统状态的线性变换,得到分散状态反馈控制律.当状态反馈控制律作用于该系统时,无扰动的闭环系统是渐近稳定的.当扰动较小时,系统的状态能够收敛到原点的一个小邻域内.