一种新型滑模控制器的设计及其应用

针对非线性不确定系统的控制,设计了一种新的基于高阶积分的滑模控制器。这种控制器集成了积分和高阶滑模控制的优点,具有抑制抖振、实用于非最小相位系统和有较强的鲁棒性特点,并且为了进一步减少控制抖振问题引入了饱和函数对控制器进行改进。在系统的不确定性和干扰鲁棒控制方面,提出的滑模控制器能够使系统稳定工作;只需要满足干扰有界的条件,其稳定性利用李雅普诺夫方法得到了验证。最后通过在干扰环境下在无人机的轨迹跟踪上仿真研究,验证了提出的滑模算法的有效性。     

非线性系统神经网络输出稳定控制器的设计

针对一类非线性系统,以线性化后的布鲁诺标准型为新被控对象,提出一种基于李雅普诺夫定理的神经网络稳定控制器。该非线性控制器采用神经网络补偿的方式来抵消外界干扰的不利影响,减少系统达到平衡状态的时间。分析了系统的稳定性,并将该方法应用到单机无穷大电力系统中,仿真结果验证了该控制器在非线性系统稳定性控制中的有效性。     

关于微分方程组的解对部分变元的渐近稳定性

本文给出了一个关于部分变元渐近稳定性的判定定理,推广了有关文献中的有关结果。     

关于部分变无一致渐近稳定性的判定定理

本文给出了一组关于部分变元一致渐近稳定性的判定定理,其中V函数可以为关于部分变元的变号函数。     

关于渐近稳定性的一个定理

本文运用多个V函数研究部分变元的方法,得到了一个关于非自治系统渐近稳定性的判定准则,推广了文献[1]—[5]中的有关结果。     

一种分散鲁棒自适应控制器的设计方法

基于李雅普诺夫函数法,提出了一种适用于不确定性线性大系统的分散鲁棒稳定控制方法．系统的不确定性因素包括系统参数摄动、关联变化以及外界干扰．由于实际大系统的不确定因素复杂且系统关联变化很难描述,因而在控制律中又引入了对设计参数的自适应算法,大大简化了控制器的设计和实现．所提出的控制律可以保证系统在不确定性干扰和关联变化的情况下全局稳定,同时自适应算法使参数收敛．仿真结果表明了该控制方法的有效性     

基于极值搜索算法的过热汽温控制系统优化方法

提出一种基于极值搜索算法的过热汽温控制系统PID参数优化策略.首先介绍了极值搜索算法的基本原理,然后基于该算法设计了过热汽温优化控制系统,最后通过大量仿真实验详细研究了极值搜索算法主要参数变化,以及采用不同目标函数,对优化结果的影响.该方法不依赖于对象的数学模型,而采用阶跃响应实验来获得系统性能指标相对于参数拢动量的梯度信号,在线调整PID控制器参数.仿真结果表明,基于该方法优化的过热汽温控制系统具有良好的动态调节品质和较强的适应性.     

二阶滑模变结构控制系统的滑模到达条件

为了削弱经典滑模变结构控制系统的抖振、简化二阶滑模变结构控制器的计算过程,提出了一个二阶滑模变结构控制系统的滑模到达条件.运用李雅普诺夫稳定性理论和常微分方程理论,得到了控制系统在该到达条件下的两个结果:系统相轨迹能实现在有限时间内收敛于滑动模态,控制系统具有较好的鲁棒性.最后通过该到达条件设计了系统的变结构控制器.仿真结果表明该到达条件能有效抑制系统抖振,并且具有良好的鲁棒性.     

一类非线性系统的模糊自适应控制器设计

针对一类非线性系统，构造了具有高斯隶属度函数的T-S函数逼近器．根据逼近误差和控制要求，运用Lyapunov稳定性理论设计了一种模糊自适应控制器．该控制器不仅可以调节模糊规则参数，同时也能调节隶属度函数的参数．将这种模糊自适应控制器应用到倒立摆系统的跟踪控制，仿真结果表明，它具有良好的控制性能，从而验证了该方法的有效性．     

基于E类功放的电磁感应式电能传输系统滑模控制

针对电磁感应式电能传输系统中耦合器的传输气隙易受外部扰动问题,提出了一种能实现系统稳压的滑模控制。在考虑系统数学状态模型的基础上,利用李雅普诺夫稳定性理论对系统进行了稳定性分析和证明,并给出了滑模参数的确定方法。然后,利用有限元分析技术对不同传输气隙下耦合器模型的参数进行了分析计算。最后,建立了基于E类功放的电磁感应式电能传输稳压系统仿真模型,进行了气隙扰动下的仿真,结果证明了系统在滑模控制下具有良好的稳定性。     

幅值自适应调节的多变量极值搜索算法

针对传统多变量极值搜索算法达到稳定状态时存在输出颤振的问题,设计了一种利用梯度信息构造的激励信号幅值自适应调节律,该调节律使激励信号幅值随系统趋向于稳定状态时逐渐趋向于零.采用平均化方法构造了平均化系统,证明了幅值自适应调节的多变量极值搜索算法的稳定性,给出了控制器参数的选取条件.对比传统多变量极值搜索算法进行仿真,仿真结果证明:幅值自适应调节的多变量极值搜索算法可有效减弱稳定状态输出颤振,提高稳定性和准确性.     

机械臂位置跟踪自适应反演滑模控制律设计

针对机械臂位置跟踪控制问题,设计了一种新型自适应反演滑模控制律。该方法利用机械臂各关节的位置和速度误差建立了滑模面函数,并根据反演原理设计了反演滑模控制律。然后,通过设计合适的自适应律对外部扰动进行在线补偿,降低了系统对外部扰动的敏感性,有效地抑制了系统的抖振。最后利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性。仿真结果说明该控制律具有较好的控制性能。     

系统云灰色预测模型及其应用

将灰色系统云理论引入到滑模变结构控制中,设计了一种新型的灰色模糊滑模控制器。该控制器将灰色预测与模糊推理的相结合对滑模控制器的控制策略进行预测输出。能有效地解决滑模控制系统中由于系统惯性引起的切换滞后所带来的抖动问题。将此控制器应用到交调速系统中,仿真研究表明交流调速系统能获得优良的动态和静态性能。     

Integrated extremum seeking control method and its application to the suppression of combustion instabilities

The suppression of combustion instabilities using the extremum seeking algorithm （ESA） is analyzed. A function model of the pressure oscillation and the mean fuel-air ratio in the combustion chamber is derived and implies an extremum relation between the oscillation amplitude of the pressure and the mean fuel-air ratio. Hence, the control system of combustion instabilities can be considered as an extremum seeking control system （ESCS）. All traditional ESCSs employ a separate design method, which divides the design of the ESA from the controller design. It is thus difficult for traditional ESCSs to achieve optimal performance of the control system. To solve this problem, an integrated extremum seeking control method for ESCSs is proposed. Using this integrated control, the minimal oscillation amplitude of the pressure is realized by adaptively seeking the optimal mean fuel-air ratio. Hence, this design method can effectively suppress combustion instabilities in aeroengines. By comparing simulation results, the effectiveness of the proposed method is validated.     

汽车电子节气门Back-stepping滑模控制器设计

建立包含黏滞摩擦模型、复位弹簧模型及齿轮间隙模型的电子节气门系统的数学模型,并针对节气门系统的非线性特性设计了基于非线性终端滑模面的Back-steeping滑模控制器,可以提高系统收敛速度,降低系统误差并消除系统抖动。同时,针对控制系统中不确定扰动及电子节气门阀板角速度和电机电流不可测量变量设计了非线性扩张状态观测器,实现了系统不可测量变量和不确定扰动准确估计。通过搭建ds PACE快速控制原型环境,并针对电子节气门的实际应用工况对设计的控制器进行了实验验证。实验结果表明所设计Back-stepping滑模控制器对目标角度跟踪精度高,收敛速度快且无超调,可以满足电子节气门的控制要求。     

永磁同步风力发电机转矩动态滑模控制器设计

考虑到永磁同步风力发电机的多变量、非线性及强耦合等特性,以及发电机的参数变化会对矢量控制性能产生影响,设计了针对风电应用的永磁同步风力发电机转矩动态滑模控制器。该一阶动态滑模控制器将常规变结构控制中的切换函数通过微分环节构成新的切换函数,有效降低了抖振。仿真验证表明,功率外环采用动态滑模控制器的永磁同步发电机矢量控制系统能够精确跟踪有功功率给定,并具有对电机参数及扰动不灵敏、鲁棒性好的优点。     

基于全局滑模控制的线控转向控制器设计

针对线控转向(steer-by-wire, SBW)系统快速稳定性的要求,在对滑模控制进行研究的基础上,对全局滑模控制进行改进,设计了SBW系统前轮转角跟踪控制方法,实现了前轮对目标转角跟踪的有效控制并进行了数字仿真实验。仿真结果表明:所设计的快速全局滑模控制器可以更好地跟踪前轮目标转角理想值,使跟踪误差控制在±0.02 rad以内,同时提高了转向系统的稳定性。     

基于Buck变换器T-S模型的模糊滑模控制器的设计

为了解决Buck变换器非线性特征在控制器设计中带来的困难,在电感电流连续模式下,构建了Buck变换器的T-S模糊模型;同时考虑到系统参数摄动和外部扰动等因素,在T-S模糊模型的基础上,利用Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(LMI)方法构造全局模糊滑模面,并设计模糊滑模控制器.仿真结果表明:应用模糊滑模控制器的Buck变换器的上升时间和调节时间均在15ms左右,跟踪效果好,抗扰性强,具有良好的动态性能.