Boost型PFC变换器的自适应超螺旋全局滑模控制

针对Boost型功率因数校正(PFC)变换器,提出一种自适应超螺旋全局滑模控制(ASTTSMC)方法。该方法可以保证PFC变换器在理想工作条件下具备良好的性能,并且在面对负载突变、电网电压波动和电感参数变化等系统不确定性情况下时仍然能够保持全局鲁棒性。在控制律的设计中,采用全局滑模控制作为基准模型,从而确保系统在整个响应过程都具有鲁棒性;同时,切换项采用自适应超螺旋算法,考虑系统不确定项,通过自适应超螺旋算法中的切换增益参数来改善系统潜在的“抖振”现象;此外,基于李雅普诺夫稳定定理证明了所设计控制系统的稳定性。实验结果表明,在理想工作条件下和系统存在不确定性的情况下,该方法都能够有效改善网测电流的质量和提高变换器的功率因数,验证了该方法的有效性和所设计控制器的鲁棒性。

非线性ABS系统全局滑模控制律设计

传统的ABS系统等速趋近律滑模控制器存在滑移率抖振和鲁棒性差的问题,本研究提出了一种改进的指数趋近律,即通过增加自然对数函数项,使系统的滑模运动在制动过程开始时即位于滑模面或贴近滑模面。应用Lyapunov稳定性判据证明了新设计控制器的稳定性。仿真验证结果表明,所提出的非线性全局滑模控制方案,其车轮滑移率保持在理想值附近,消除了抖振现象,提高了控制系统的鲁棒性和车辆的制动性能。

基于分数阶全局滑模与Elman神经网络磁链观测的PMSM转矩脉动抑制研究

针对传统直接转矩控制转矩脉动较大的问题,提出一种基于构造分数阶全局滑模控制器和基于Elman神经网络电阻辨识的磁链观测器的PMSM转矩脉动抑制方法。首先,建立了PMSM的数学模型,以磁链和转矩误差建立了分数阶滑模面,设计了分数阶全局滑模控制器;其次,为了通过精确观测磁链来进一步实现转矩脉动的抑制,提出了基于Elman神经网络的电阻辨识方法,然后将辨识结果用于磁链观测器的设计,并与分数阶全局滑模控制器结合,构建了基于分数阶全局滑模与磁链观测的PMSM控制系统,实现对PMSM转矩脉动的抑制。试验结果表明,所提出的基于构造分数阶全局滑模控制器和基于Elman神经网络电阻辨识的磁链观测器相结合的方法可以很好地抑制转矩脉动。

基于全局滑模的自适应电力系统混沌容错控制

当电力系统参数变动或遭受扰动后,系统极易进入局部混沌振荡状态,局部的功角振荡可能会演化为大范围的系统振荡,最终可能造成系统解列等严重后果。因此,抑制电力系统的局部混沌振荡状态具有重要意义。为抑制七阶系统的混沌状态,增强系统的抗扰能力,采用扩张观测器对系统发电机侧与负荷侧的系统项进行观测,设计了基于全局滑模的容错控制器。该文考虑了发电机侧遭受扰动与负荷侧控制器故障的情况。为减少系统在扰动下的最大偏差与稳态误差,并补偿控制器故障导致的输出幅值损失,设计了基于全局滑模的自适应容错控制器。仿真结果表明,当系统分别遭受传输故障、阶跃扰动及控制器故障时,系统在基于自适应全局滑模的容错控制器的作用下均能有效收敛至目标轨道。

滞环调制全局滑模控制Buck变换器设计

研究Buck变换器的瞬态特性与全局滑模系数的关系,分析滑态移动参数的选取方法,给出一种实现全局切换函数的方法。分析Buck变换器稳态工作时的输出电压纹波,提出全局滑模控制Buck变换器的瞬态情形的判定条件。利用Matlab/Simulink实现全局滑模控制器并进行仿真研究。仿真和实验结果表明,全局滑模控制Buck变换器的瞬态情形判定条件和瞬态初值赋定方法正确有效,全局滑模系数和滑态移动参数的选取方法合理,全局滑模控制较传统滑模控制具有相近的负载瞬态特性和更好的鲁棒性。

柔性空间机器人基于关节柔性补偿控制器与虚拟力概念的模糊全局滑模控制及振动主动抑制

空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、运动控制方案设计和以及臂、关节双重柔性振动的分阶主动抑制问题。依据线动量、角动量守恒关系并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法推导了系统动力学模型;以此为基础;针对空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入了关节柔性补偿控制器并结合奇异摄动技术将整个系统分解成独立时间尺度的电机力矩动力子系统和柔性臂子系统;针对电机力矩动力子系统,设计了力矩微分反馈控制器来抑制关节柔性引起的系统弹性振动;针对柔性臂子系统,提出了一种基于虚拟力概念的自适应模糊全局滑模控制方案,由于运用了虚拟力的概念,从而通过仅设计一个控制输入就可达到既跟踪期望轨迹又抑制柔性臂柔性振动的控制目标。计算机数值仿真对比实验证实了该方法的可靠性和有效性。

固定时间收敛的再入飞行器全局滑模跟踪制导律

针对再入飞行器模型强非线性、强耦合、快时变和不确定性的特点,以及再入飞行过程中复杂多变的飞行环境,本文提出了一种具有强鲁棒性的全局滑模跟踪制导律设计方法。首先,给出存在干扰的无动力飞行三自由度再入制导模型,以采用经度作为标准参考轨迹的插值因变量为例,将三变量的轨迹跟踪任务转化为对高度和纬度的二个变量的跟踪;然后提出了一种固定时间收敛的全局滑模跟踪制导律,可实现对参考轨迹的鲁棒跟踪,且可保证轨迹跟踪误差在设定的时刻收敛;最后通过对再入飞行器的仿真研究,验证所设计轨迹跟踪制导算法的有效性。

反舰导弹的自适应全局滑模变结构控制

为了消除变结构控制的到达阶段,保证系统在整个控制过程中的鲁棒性,提出了一种自适应全局滑模变结构控制方法。该方法利用自适应控制来调节变结构控制器的参数,对系统不确定项的上界进行估计,保证了整个闭环控制系统的渐近稳定性。考虑到反舰导弹的法向过载输出存在非最小相位特性,采用了输出重定义技术来解决。在此基础上,应用自适应全局滑模变结构控制方法设计导弹的飞行控制系统,保证了导弹的新输出量渐近地跟踪其期望值。仿真结果证明了所提出的控制方法的有效性。

输入受限的非线性网络系统全局滑模控制

针对动态TCP网络的拥塞问题,在输入受限情况下,基于全局滑模控制理论设计了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法消除了滑模控制的到达阶段,保证网络系统在整个控制过程中的鲁棒性.对于TCP/IP网络中存在的网络模型的不确定、网络参数的时变性以及非TCP适应流所引起的网络振动,该算法可以获得良好的暂态和稳态响应.仿真结果表明该算法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时维持较小的队列振荡,尤其是在网络条件变化的情况下,该算法优于传统的PI控制和滑模控制.

全局滑模控制方法在喷水推进操舵系统中的应用

介绍了喷水推进操舵控制系统的工作原理,利用系统辨识方法得到某船舶喷水推进器的操舵控制对象的传递函数模型.设计了干扰观测器和全局滑模控制器,并证明了全局滑模态的存在和闭环系统的渐进稳定性.仿真结果表明,观测器对外部干扰具有较高的估计精度,基于全局滑模控制方法的操舵系统兼具良好的跟踪性能和较强的鲁棒性.

火箭炮交流伺服系统全局滑模控制

针对某火箭炮位置伺服系统参数变化范围大,冲击力矩强等特点,提出了一种全局滑模控制方法,并结合伺服系统数学模型对其进行了稳定性证明,同时对于控制律中的高阶微分项,引入微分估计器来获取其高精度估计值。仿真结果表明,该控制方法不仅能够有效抑制抖振,保证系统的响应速度和控制精度,并且对参数摄动和负载扰动具有很强的鲁棒性。

基于等效控制的全局滑模控制Buck变换器设计

为简化滑模控制器设计和提高变换器系统的鲁棒性,探讨了全局滑模控制的原理和设计方法,并用于设计Buck变换器的控制系统.分析了全局滑模控制Buck变换器的特点,给出了基于等效控制思想的全局滑模控制器设计步骤,并设计了全局滑模控制律.最后,通过仿真分析,探讨了全局滑模控制器应用于Buck变换器的可行性和有效性.仿真结果表明,设计的全局滑模控制Buck变换器较传统滑模控制Buck变换器的瞬态响应速度快,并具有全局鲁棒性.

一种离散全局滑模控制Buck变换器设计

为了保持离散指数趋近律法设计的全局滑模控制系统的良好瞬态特性,削弱全局滑模控制系统的抖振,简化离散全局滑模控制律结构和设计,提出了一种结构更简单的离散全局衰减律。理论分析了离散全局衰减律下准全局滑动模态的收敛性和稳态特性,给出了全局衰减控制律的设计方法。仿真研究了离散全局衰减律用于离散全局滑模控制Buck变换器设计的正确性和有效性。仿真结果表明,全局衰减律适用于离散全局滑模控制,削弱了系统抖振。离散全局衰减控制Buck变换器较离散指数趋近控制具有更小输出电压纹波。

基于无源性的光伏DC/DC变换器的全局滑模控制

在光伏发电系统中,当其受环境影响时,系统输出电压及功率不稳定,主要由DC/DC变换器来实现其过程能量转换,因此研究高效的DC/DC变换器控制方法具有重要意义;引入了一种满足无源性的DC/DC变换器,同时引入一种新的指数趋近律,设计全局滑模控制策略;所设计控制方法不仅确保了系统状态的稳定性,而且提高了系统的鲁棒性,减弱了DC/DC变换器的抖动现象;并以双向Buck变换器为例,通过Matlab仿真验证了所设计控制器的有效性。

基于RBF神经网络的永磁同步直线电机全局滑模控制

针对永磁直线同步电机直接驱动伺服系统存在负载扰动、参数时变、非线性摩擦及端部效应等不确定性因素,提出了一种神经网络增益切换全程滑模控制策略。该策略使控制系统一开始就处于滑动模态上,使系统具有全局鲁棒性。其次,通过递归神经网络的在线学习来对不确定界限实时估计,并引入饱和函数,以进一步降低控制中的抖振,改善系统的性能。通过仿真对所提方案与PID控制和传统滑模控制进行对比,验证了所提出的方案有更好的鲁棒性和跟踪能力。

BLDCM的积分自适应全局滑模控制

在无刷直流电机精度优化控制问题的研究中,由于无刷直流电机是一种多变量,非线性的控制系统,传统的PID控制策略很难达到高精度控制。提出了一种新型的积分自适应全局滑模控制器,解决了传统的滑模变结构控制存在的鲁棒性只有到达滑动模态时才能体现的缺点,同时减小了当状态轨迹到达滑模面后在滑模面的两侧做穿越运动而产生的抖振。积分项的加入减小了调速系统中明显的速度静差。自适应控制思想的加入解决了干扰上界难以确定的问题,进一步削弱了系统的抖振。通过仿真结果表明,改进控制策略应用到无刷直流电机上,使系统具有响应速度快、超调小、鲁棒性强等优点。

全局滑模控制仿真实验设计

对于二阶非线性系统,在建模不确定和外部干扰信号情况下,提出一种全局滑模控制器进行控制。在全局滑模控制器的设计中,采用非线性滑模面和指数趋近律,通过采用饱和函数代替符号函数来削弱抖振。以二阶Duffing-Holmes混沌系统的控制为例,通过MATLAB/Simulink软件建立全局滑模控制仿真实验。仿真结果表明,全局滑模控制器具有速度快和鲁棒性好等优点。该仿真实验非常的形象和直观,有助于学生对全局滑模控制的理论理解和实际应用。

一类不确定离散网络系统的全局滑模控制

针对动态传输控制协议(transmission control protocol,TCP)网络的拥塞问题,基于离散全局滑模控制理论设计了一种主动队列管理(active queue management,AQM)算法,该算法消除了滑模控制的到达阶段,保证网络系统在整个控制过程中的鲁棒性。为了减弱离散指数趋近律的抖振现象,给出了一种改进的滑模趋近律,使得复杂的网络系统具有良好的性能。仿真结果验证了所设计的控制器对活动的TCP连接数、链路带宽及往返时延的不确定性具有很强的稳定性和鲁棒性。

无刷直流电机优化的自适应全局滑模控制

永磁无刷直流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点,但是它又是多变量、强耦合、参数时变的控制对象。因此传统的控制策略很难达到高性能的控制。滑模变结构控制因为其具有响应快速,对参数变化不敏感,物理上实现简单等优点,在非线性控制领域得到了广泛的应用。但是传统的滑模变结构控制也存在不足,比如变结构的鲁棒性只有到达滑动模态时才能体现,而且当状态轨迹到达滑模面后很难严格沿着滑模面向着平衡点运动而是在滑模面的两侧做穿越运动从而产生了抖振。针对以上问题提出了自适应全局滑模变结构控制同时对趋近律进行优化的控制方案,既解决了干扰上界难以确定的问题又使控制器具有全局鲁棒性,同时减小了抖振。通过仿真结果表明,该控制策略应用到无刷直流电机上,使系统具有响应速度快、超调小、鲁棒性强等优点。

腹部作业型ROV的全局滑模定深控制

针对新型腹部作业型ROV的回收UUV的任务要求,提出一种在对接回收中的全局滑模定深控制策略。首先介绍腹部作业型ROV的结构和功能,它不同于一般传统ROV依靠机械手作业,而是航行到待回收UUV下方悬停,通过腹部执行机构完成UUV对接,并搭载UUV回收落位至搭载装置。然后建立了ROV垂直面的运动模型,设计了全局滑模控制器,并运用李雅普诺夫方程进行稳定性分析,最后与传统滑模控制器的对比仿真表明该控制策略是可行的,具有更好的控制品质和鲁棒性能。