基于切换模糊化的滑模变结构AUV姿态控制

针对自主水下航行器(AUV)控制的要求,为解决姿态控制问题,提出了一种基于切换模糊化的滑模变结构控制方法.该方法结合了模糊控制与滑模变结构的优点,其中模糊控制以变结构控制的切换函数为输入,变结构控制切换项为输出,在此基础上采用指数趋近律方法设计滑模变结构控制器.分别对该方法与传统滑模变结构控制方法进行对比仿真,结果表明,该控制方法可以有效抑制滑模变结构控制的抖振现象,对模型不确定系统具有较强的鲁棒性和一定的抗干扰能力.

基于切换模糊化的车辆速度滑模控制方法

针对电动汽车速度控制模型的非线性和时变性特点,设计了滑模控制器控制车辆速度,使系统具有较强鲁棒性,并通过模糊算法调节滑模控制器切换函数的参数,降低了滑模控制器固有的抖振。切换模糊化处理后的滑模控制器控制输入切换频率大大降低,减少了控制机构的频繁切换,提高了控制机构的稳定性。仿真结果表明,该控制器能准确快速地跟随给定速度,对外部环境变量扰动和自身参数变化扰动具有较好的适应性和较强的鲁棒性。

跷跷板系统干扰补偿的分层滑模控制策略研究

为提高跷跷板系统在外部干扰下的平衡控制性能,提出一种基于指数收敛干扰观测器与切换增益模糊自适应分层滑模控制相结合的复合控制策略。首先,设计一种指数收敛干扰观测器,对系统受到的外部扰动等不确定因素进行估计补偿,以改善控制器鲁棒性。该观测器不需要状态变量二阶导的信息,可以应对实际工程中难以通过求导的方式获取加速度信号的问题。然后,针对跷跷板这类强耦合欠驱动系统提出一种分层滑模控制算法,并进一步针对滑模控制算法在未知大干扰下切换增益过大的问题,通过模糊规则的设计将切换增益模糊化,以降低系统抖振。最后,仿真和试验结果表明,相较于传统的滑模控制算法,该分层滑模控制算法抗干扰能力更强、切换增益更低。该策略可应用于类跷跷板平衡控制的实际系统。

减摇鳍升力反馈自适应控制系统设计

针对减摇鳍系统严重的非线性和不确定性问题,本文在常规鳍轴基础上进行改进,运用轴承负荷检测升力,并给出传感器的安装方式。设计切换模糊化的非线性自适应滑模控制器,利用乘积推理机、单值模糊器和中心平均解模糊器设计,将滑模控制器中的切换项进行模糊逼近使其连续化,可有效降低系统输出抖振,提高减摇鳍的抗干扰性。以一艘装备某型减摇鳍的船为对象进行实验台仿真分析,结果表明:所设计的减摇鳍控制系统对模型不确定参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强鲁棒性。在不同海况下,减摇效果提高到83.51%~96.03%。

基于改进双闭环滑模算法的飞行器轨迹跟踪研究

针对飞行器运动轨迹受外界气流干扰和模型参数不确定性导致复杂空间运动轨迹跟踪精度不足的问题,提出了一种改进的双闭环滑模控制算法提高飞行器轨迹跟踪的精度。该算法中外环位置控制器采用自适应率抑制外界干扰影响,内环姿态控制器利用切换函数自适应模糊器抑制未知干扰力矩和抖振的影响。利用Lyapunov理论验证双闭环控制算法具有全局渐近稳定性。仿真结果表明,改进的双闭环控制算法的姿态角跟踪误差精度由0.02提高到了0.0005,该算法对外界干扰具有较强的鲁棒性,同时能够实现高精度的轨迹跟踪。