基于拟合反演滑模方法的光伏系统MPPT控制

该文提出一种基于拟合优化的反演滑模控制的混合MPPT方案。该方案首先根据光伏发电系统的P-V特征曲线,使用3次插值函数来拟合最大功率点处的参考电压,然后基于参考电压以及反演滑模控制原理,设计相应的控制器并通过PWM调制控制占空比,使之在不同的环境条件下能迅速有效跟踪最大功率点。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证所提出优化方案的有效性,并与其他经典方法进行对比分析。结果显示,该方法跟踪速度快、稳态功率波动小,跟踪性能优异。

基于MMC的统一潮流控制器反演滑模控制策略

针对模块化多电平变流器(MMC)-统一潮流控制器(UPFC)潮流跟踪性能优化问题,提出了一种基于MMC-UPFC的反演滑模控制(BSC-SMC)非线性策略,它既保留了滑模控制(SMC)的抗干扰能力强等性能,也兼具反演控制(BSC)响应速度快等优点。首先,根据MMC-UPFC的拓扑结构,建立数学模型,分析它的内部特性;其次,详细论述了BSC控制的原理和设计过程,结合SMC控制,当系统参数变化时可提高系统的稳定性;然后,经过子模块均压控制,通过载波移相调制将信号传送给MMC;最后,搭建MMC-UPFC仿真系统进行仿真验证,将所提BSC-SMC控制策略与BSC控制、SMC控制、PID控制控制策略进行比较,验证了在2种不同工况下MMCUPFC的BSC-SMC控制策略的有效性和优越性。

自主水下航行器轴向运动的自适应反演滑模控制

研究了自主水下航行器在未知海流作用下的轴向运动跟踪控制问题,采用非线性反演设计技术,引入自适应机制在线估计未知海流速度和模型参数,用滑模控制克服系统中的未建模动态特性,保证了轴向位置跟踪误差的全局渐近稳定性。仿真结果表明,该自适应反演滑模控制具有良好的鲁棒性和自适应性。

压电驱动快速反射镜的自适应反演滑模控制

由压电驱动器驱动的快速反射镜(FSM)广泛应用于各种精密稳定跟踪系统,FSM的控制精度决定了系统的跟踪精度。但压电驱动器具有严重的迟滞非线性干扰,针对这一缺点,应用自适应径向基RBF神经网络对迟滞干扰进行非线性逼近,并在此基础上结合滑模控制和反演法,设计了自适应反演滑模(ABSM)控制器。仿真实验表明,相对于滑模控制器,ABSM控制器的最大跟踪误差和均方根误差为分别降低了57.26%和52.53%,提高了FSM的控制精度。

激光切割永磁直线伺服系统的反演滑模控制

针对用于激光切割的永磁直线伺服系统,采用反演滑模控制策略对系统进行分块处理,为提高系统精度,增强系统的鲁棒性和降低抖振,分别对位置环和电流环独立设计滑模控制器。考虑运动伺服系统在低速时存在的摩擦和扰动,在位置控制器的设计中,采用非线性双观测器方法对不可测Lu Gre模型的摩擦状态及参数进行估计,提出自适应指数趋近律滑模控制方法对摩擦力和扰动进行前馈补偿。电流控制器采用无抖振终端滑模控制方法设计。利用Lyapunvo函数证明了所设计的方法具有全局有限时间收敛特性并能够保证系统全局稳定。最后,在激光切割永磁直线伺服实验台上,应用三闭环PID方法和该文所提方法对位置和速度跟踪性能进行对比实验,实验结果表明,该文所提方法可有效提高激光切割直线伺服系统的控制性能。

不确定非完整AGV的自适应反演滑模控制

提出了一种(2,0)型受非完整约束的自动导向车(AGV)的轨迹跟踪控制方案.该方案针对AGV复杂非线性动力学系统,应用输入-输出非线性反馈控制进行线性化,针对AGV的模型参数不确定性和外部未知干扰,结合从执行器输出的总体不确定动力学模型,采用基于李亚普诺夫方法设计的自适应反演滑模控制器进行伺服补偿,保证系统稳定和渐近收敛.仿真结果表明,该方案可以有效地削弱滑模控制的抖振现象,并消除模型不确定性和外部干扰对系统的影响,保证AGV快速、精确地跟踪期望轨迹.

基于模糊干扰观测器的自适应反演滑模控制研究

摩擦等外界干扰,系统不确定性信息及参数变化对飞行仿真转台的运行造成不利影响。针对该问题,提出基于模糊干扰观测器(Fdo)的自适应反演滑模控制方案(ABSMC),在对外界干扰和不确定信息进行补偿的基础上,从稳定性出发,对不确定上界进行自适应估计,并逐步反推出控制器。通过对某型仿真转台进行仿真,得知该方案与普通滑模控制(SMC)方案相比,具有更高的跟踪精度,并极大的提高了对外界干扰,系统不确定信息和参数变化的鲁棒性。

不同重力环境下空间机械臂轨迹跟踪的自适应反演滑模控制

针对空间机械臂由地面装调到空间应用过程中重力的变化会对机械臂运动所需的驱动力矩及轨迹跟踪精度产生影响的问题,提出了用自适应反演滑模控制器对空间机械臂的末端进行跟踪控制的方法。该控制器根据反演原理设计,通过将重力项视为扰动并采用自适应律对扰动进行在线估计,从而使空间机械臂在地面重力及空间微重力两种环境下均能取得很好的轨迹跟踪效果。基于李雅普诺夫理论证明了这种控制的稳定性,仿真结果验证了这一控制方法的有效性。将轨迹跟踪的仿真结果与PD控制进行了比较,比较结果显示了该控制方法的优越性。

基于自适应反演滑模控制的AUV水平面动力定位方法

自主水下航行器(AUV)是一种高度耦合的强非线性系统,传统的定位方法采用解耦线性化模型,很难保证控制品质。本文针对未知海流作用下AUV的非线性水平面运动模型,充分利用其运动学和动力学模型的特性,提出了基于自适应反演设计方法的AUV水平面动力定位算法,在线估计海流速度。仿真结果验证了跟踪控制系统的全局渐进稳定性,及对有界外部扰动的鲁棒性。

基于鲁棒反演滑模法的电力系统混沌控制

在某些条件下,电力系统将会产生混沌振荡,从而影响互联电网的稳定性,造成严重的安全事故。文中通过对简单互联电力系统的时序图、相图及最大李雅普诺夫指数图进行分析,肯定了其存在的混沌现象。同时设计了一种鲁棒反演滑模法对系统的混沌振荡进行抑制,使其能够迅速地收敛于目标。仿真结果进一步证明该方法能够有效性,对保障电力系统运行的稳定性具有良好价值。

基于自适应反演滑模的全向AGV运动控制

为了提高全向自动导引车(Automatic Guide Vehicle,AGV)的运动控制精度,提出了一种基于自适应反演滑模的全向AGV运动控制算法。首先建立了基于麦克纳姆轮的全向AGV运动学及动力学模型;然后设计了反演滑模全向AGV控制律;接着在此基础上引入了自适应控制律,设计出基于自适应反演滑模的全向AGV控制律,并证明了其稳定性。在施加复杂干扰的情况下,多种路径下的轨迹跟踪仿真表明,与PID算法、反演滑模算法和模糊自适应滑模算法相比,文中运动控制算法的轨迹跟踪误差最小,验证了算法的有效性和优越性。而圆形轨迹跟踪性能分析表明,文中运动控制算法的跟踪误差不仅小而且输出抖动大幅减弱,从而进一步验证了文中控制律的有效性。

基于反演滑模和扩张观测器的带角度约束制导律设计

针对水下动能武器末制导段攻击机动目标,为获得最佳的毁伤效果,结合反演滑模控制方法与线性扩张状态观测器理论,设计了一种带角度约束的非线性制导律。通过对攻击角度的分析,设计了非线性滑模面,并根据滑模面可达条件,将制导律分为两部分设计,既满足了系统能够到达滑模面,又保持了系统状态在滑模面上运动。通过反演变结构获得的制导律,既保证了系统稳定,又具有了滑模控制理论所具有的鲁棒性。考虑到目标机动,将目标机动作为未知扰动,并对该扰动采用线性扩张状态观测器进行估计。该制导律作用下,视线角变化率收敛到零,攻击角度收敛到期望值,实现攻击角度约束。理论证实了制导系统的稳定性,仿真验证了本文所设计制导律的有效性。

无人驾驶机器人机械腿非线性模糊自适应反演滑模控制

为了实现无人驾驶机器人机械腿位置精确跟踪及提高车速跟踪精度,针对机械腿受到的非线性干扰,提出了一种基于非线性干扰观测器的机械腿模糊自适应反演滑模控制方法.首先,通过对机械腿机构操纵踏板时的位置运动分析,建立了机械腿运动学模型,构建了考虑运动副非线性摩擦的机械腿动力学模型,描述了机械腿关节间摩擦力矩与相对速度之间的关系,求得了摩擦参数.接着,设计了油门/制动机械腿切换控制器和非线性干扰观测器.最后,针对观测误差以及其他不确定干扰,设计了模糊自适应反演滑模控制器,进行了李雅普诺夫稳定性分析.实验结果表明,所提方法有效削减了控制输出的抖振,且相较于未对摩擦进行补偿的情况,机械腿位置最大跟踪误差从5.5×10^-2 rad减小为1.1×10^-3 rad,最大车速跟踪误差从2.21 km/h减小为1.91 km/h.基于干扰观测器的机械腿模糊自适应反演滑模控制方法能够有效提高机械腿跟踪精度与车速跟踪精度.

不确定非线性系统的多模反演滑模控制

对一般形式的仿射非匹配不确定非线性系统 ,研究了一种具有任意小跟踪误差的稳定控制器的设计新方法 .结合反演 (backstepping)设计和变结构控制 ,提出了反演变结构控制策略 .对存在非匹配的不确定性和未知干扰的系统 ,设计的反演变结构控制器实现了鲁棒输出跟踪 ,闭环系统在有限时间进入滑动模态 .仿真算例证实了理论结果 .

基于反演滑模变结构控制的倒立摆系统跟踪控制设计

针对倒立摆系统滑模控制的抖动和动态性能指标不理想的问题,提出了一种新型的反演滑模控制方法进行跟踪控制,使倒立摆系统具有了很好的快速跟踪性和稳定性,而且控制器设计简单,便于广泛应用.

基于自适应反演滑模的四旋翼飞行器姿态控制研究

基于四旋翼飞行器飞行原理,建立飞行姿态动力学模型,对耦合模型进行了独立通道分解。针对飞行器姿态控制过程中存在不确定性干扰的问题,提出了自适应反演滑模控制方法。该方法对外界不确定性干扰进行了估计,减小了系统的抖振。控制器能够保证系统跟踪姿态位置指令,达到姿态控制目的。通过不同条件下的仿真实验,结果表明该方法可行有效,增强控制系统的适应性和鲁棒性,实现了飞行器在存在不确定性干扰的情况下姿态的稳定控制。

空间机械臂关节轨迹跟踪的自适应反演滑模控制

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,具有外部扰动与参数不确定的自由漂浮空间机械臂系统关节空间轨迹跟踪的控制问题。结合系统动量、动量矩守恒关系及拉格朗日方法,建立了自由漂浮空间机械臂的系统动力学方程。针对外部扰动与参数不确定的情况,提出一种自适应反演滑模控制方案。此控制方案无需要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系;同时,它可保证系统具有全局意义下的渐近稳定性。数值仿真结果证实了该控制方案可有效地消除外部扰动与参数不确定对系统的影响,控制空间机械臂系统各关节按关节空间内的期望轨迹进行运动。

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。

粒子群优化的磁轴承自适应反演滑模控制

为实现两自由度主动磁轴承的高精度、强鲁棒控制,提出了一种基于粒子群优化的自适应反演滑模控制器对磁轴承进行控制。利用自适应反演滑模控制器对外部环境干扰进行预估,实现对磁轴承的位移进行精准跟踪和悬浮力的低脉动稳定运行,并且能够有效避免传统滑模的抖振效应。但由于影响控制品质的控制器参数较多,为了提高控制系统的收敛速度与精度,引入粒子群算法来在线优化控制器的参数。仿真结果表明经过整定后的自适应滑模控制器具有良好的动态跟踪性能。

基于摩擦和干扰补偿的转台模糊反演滑模控制

针对转台中的摩擦、建模误差等不确定性,采用基于摩擦模型和非线性干扰观测器相结合的补偿策略。首先对摩擦进行建模并通过遗传算法辨识模型参数,利用辨识的模型进行补偿;其次使用非线性干扰观测器对建模误差、摩擦的欠、过补偿等扰动进行估计,利用估计值做进一步补偿。采用反演滑模控制器,保证了系统的稳定性;利用模糊算法调整滑模控制的切换增益以降低"抖振"。仿真结果表明,该方法降低了摩擦等不确定性对系统的影响,减弱了滑模引起的"抖振",提高了系统的控制精度及抗干扰性。