分数阶滑模控制算法在四容水箱中的应用及仿真

针对四容水箱系统存在模型不确定性、动态性能缓慢、耦合严重等问题,设计分数阶滑模控制算法对水箱液位进行控制.对传统整数阶滑模面和趋近率加以改进,得到控制效果更为灵活的分数阶滑模面和趋近率.使用李雅普诺夫理论对分数阶型滑模控制器的渐进稳定条件、适用范围、特性进行理论分析,提出算法的设计方法.通过与分数阶PID控制器比较,仿真实验表明分数阶滑模控制器对给定液位的期望值具有良好的动态性能,有效地减少了控制过程中的超调,对系统参数摄动具有良好的鲁棒性.

基于指令滤波的板球系统误差反步控制器研究

针对存在未知扰动条件下板球系统的轨迹跟踪控制精度不高的问题,研究了一种基于指令滤波的误差反步控制方法.首先,建立板球系统模型,引入二阶指令滤波器,滤除小球位置和速度状态变量的噪声干扰.其次,逐步选取李雅普诺夫函数,设计误差反步控制器,克服系统受到的外界干扰,实现对输入信号的渐进跟踪控制.最后,通过李雅普诺夫理论证明系统稳定性.仿真结果表明,该控制器能够有效抑制干扰,精确地完成轨迹跟踪任务.

带有指令滤波的板球系统反步滑模控制的研究

为解决滑模控制中出现的抖振现象影响板球系统轨迹跟踪控制性能的问题,提出了一种结合指令滤波的板球系统反步滑模控制方法.首先建立板球系统数学模型,根据系统误差方程设计总滑模控制规律.然后组建带有指令滤波的复合系统,设计误差反步控制器.最后利用Lyapunov理论证明了整个闭环系统的全局渐进稳定性.仿真结果表明,该方法有效地抑制抖振现象,进一步加强了抗干扰能力.

基于扩张状态观测器的板球系统误差反步控制

为提高板球系统的轨迹跟踪精度和抗干扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器的误差反步控制策略.首先设计扩张状态观测器,估计出系统受到的不确定扰动.然后将观测出来的平板转角和角速度状态变量与反步法相结合,设计出带有低通滤波性能的误差反步控制器.实验结果表明,所设计的控制器具有良好的轨迹跟踪性能,验证了该控制策略的有效性.