基于一阶低通滤波器滑模反步法的直流电机位置控制

针对直流电机位置控制系统在负载扰动情况下存在控制精度低、响应速度慢和鲁棒性差的问题,提出了基于一阶低通滤波器滑模反步法的直流电机位置跟踪控制算法。通过滑模反步法进行虚拟控制实现直流电机实际位置控制。利用一阶低通滤波器计算虚拟控制项的导数,消除微分膨胀,使控制器设计简单,但同时造成了相位滞后。通过前馈环节对一阶低通滤波器造成的相位滞后进行补偿。考虑位置跟踪、虚拟控制和滤波误差设计线性动态滑模面,改进滑模变结构控制律的切换控制项,提高滑模趋近速度,同时降低系统输出抖振。定义了Lyapunov函数,证明系统稳定性。仿真实验对比了比例积分微分(proportion integration differentid,PID)控制和传统滑模控制算法,结果表明,该方法能够快速、准确地跟踪给定位置信号,同时具有较好的鲁棒性。

吸气式高超声速飞行器鲁棒反演控制器设计

针对吸气式高超声速飞行器气动/推进/结构弹性耦合控制问题,提出了鲁棒反演控制器设计方法。采用反演和动态逆方法设计虚拟控制量和实际控制量,通过引入一阶低通滤波器来获取虚拟控制量的导数,解决了虚拟控制量求导复杂问题;为了增强控制器的鲁棒性,采用充分光滑投影算子对模型非匹配不确定项进行估计和补偿,同时避免了可能出现的参数漂移问题。仿真结果表明,该控制器对模型气动参数拟合误差、攻角和升降舵偏角摄动、气动弹性影响具有鲁棒性,对速度指令和高度指令具有很好的跟踪效果。

采用改进PID算法的局部温控仿真

针对传统PID算法在进行温度控制时存在超调量和控制误差较大的问题,提出一种改进的PID算法,用于小区域局部温度控制.为了避免系统操作和外界环境噪声引起的干扰,引入一阶低通滤波器,与常规PID一起构成复合控制.同时,在控制调节过程中,加入积分限幅和微分分离操作,进一步优化控制效果.仿真实验表明:改进PID算法能有效避免噪声对控制过程的影响,控制误差较小,满足小区域局部温控的要求.

n涡卷Chua电路的混沌控制

首先根据n涡卷Chua电路中不稳定不动点处Jacobian矩阵特征根的性质将不动点分为两类．然后应用一阶低通滤波器法分别研究了这两类不动点的控制问题．理论研究发现n涡卷Chua电路的第1类不稳定不动点可以通过稳的一阶低通滤波器控制,而第2类不稳定不动点需要采用不稳定的一阶低通滤波器控制．并且在一定的控制参数取值下,受控系统可以产生Hopf分岔．数值仿真证实了理论分析的正确性和控制方法的有效性．

四旋翼飞行器自适应反演姿态控制器设计

针对四旋翼飞行器的非线性、强耦合控制问题,提出了一种自适应反演控制器设计方法。通过引入一阶低通滤波器来获取虚拟控制量的一阶导数,避免了虚拟控制量的复杂求导计算。采用充分光滑的投影算子对模型非匹配不确定项进行估计和补偿,放宽了传统投影算子对已知不确定项的上、下界的要求,同时抑制了"参数漂移"。仿真结果表明,该控制器具有良好的控制效果和鲁棒性。

高超声速飞行器参数不确定自适应反演控制

针对高超声速飞行器参数不确定运动学模型,考虑弹性状态影响,提出了一种自适应反演控制器设计方法。分别采用动态逆和反演方法设计速度子系统和高度子系统控制律,利用一阶低通滤波器来获取高度子系统中虚拟控制量的导数,避免了传统反演设计中的"微分项膨胀"问题;引入投影算子对飞行器模型不确定参数进行自适应调整,同时避免了可能出现的参数漂移问题。仿真结果表明,该控制器对模型不确定参数和气动弹性影响具有鲁棒性,且实现了对速度指令和高度指令良好的跟踪效果。

基于动态面滑模的船舶航向控制方法

针对Backstepping算法在船舶航向自动舵设计中易产生“膨胀项”的问题,提出一种基于反演的动态面滑模控制方法,利用一阶低通滤波器特性,阻止“膨胀项”的产生,减少了计算。引入滑模控制,使用饱和函数取代符号函数,使系统状态更快趋近于滑动模态,降低系统的抖振。综合考虑航向跟踪误差、虚拟控制以及滤波误差,构造Lyapunov函数对系统稳定性进行证明。Simulink仿真结果表明,所设计的控制器能够对不同情况的参考输入进行准确跟踪,具有较强的鲁棒性。