超空泡航行体的增益自适应变结构控制设计

针对超空泡航行体在实际巡航时具有其独特的运动特性,同时存在流体动力系数的摄动及尾部流体未知干扰等问题,提出了增益自适应变结构的控制方法。首先改进了目前普遍采用的超空泡航行体的数学模型,借鉴Backstepping思想设计了滑动模态面;采用增益自适应算法对干扰未知上界进行了估计,最后设计了基于变结构理论的控制器,并进行了数学仿真。仿真结果表明:该系统响应快速,具有很好的鲁棒稳定性能。

仿真转台控制系统变结构自适应控制技术研究

仿真转台是航空航天及工业领域重要的仿真设备。为了使仿真转台控制系统适应负载转动惯量变化,并增强其对控制系统数学模型参数摄动、外界干扰等的鲁棒性,现将自适应理论应用于仿真转台的伺服控制系统,并使用变结构滑模控制设计控制律,添加全程滑动模态因子,设计了一种基于现代控制的复合自适应控制器。使用Simulink和Matlab搭建仿真环境,在20 Hz的正弦信号下得到负载变化前后的仿真结果。PID控制系统和自适应控制系统的响应幅值误差分别增大了3.6%和1.3%,证明了自适应控制有效地降低了系统的误差。当输入阶跃信号时,自适应控制系统将稳态误差由3.2%减小到0.3%。最后在仿真转台上进行了实物实验。在幅值0.1°频率20 Hz的正弦信号下,添加负载及干扰后,PID控制系统的响应幅值误差增大了6.6%,而自适应控制系统的幅值误差仅增大2.4%,比PID控制系统误差变化小。实验结果表明,自适应控制器的控制效果优于PID控制器,所设计的自适应控制器提高了控制系统对负载变化和干扰的鲁棒性。

多虚拟同步机系统的自适应滑模变结构控制方法

虚拟同步机是一种可以改善分布式能源并网兼容性的技术手段。目前有关虚拟同步机滑模控制的研究大多数仅针对于单机系统。由于单机系统无需考虑多机系统中出现的虚拟惯量等参数之间的耦合影响,这导致现有的滑模变结构控制策略不适用于多虚拟同步机系统,当功率波动时系统频率有可能产生振荡。针对上述问题,提出了多虚拟同步机虚拟惯量的整定判据,并基于整定判据提出多虚拟同步机系统的自适应滑模变结构控制策略,可以使系统中各台机组在扰动状态下输出稳定频率。通过自适应滑模变结构控制策略使得多虚拟同步机组在功率波动时输出稳定的频率,从而避免系统频率失稳。最后,通过搭建PSCAD仿真模型验证了理论分析的正确性及有效性,所提控制方法可提高多虚拟同步机系统的稳定性与鲁棒性。

鲁棒低增益变结构模型参考自适应控制

就对象含未建模动态且其建模部分相对阶大于 1时的变结构模型参考自适应控制( VS- MRAC)系统 ,提出了一种鲁棒低增益变结构控制方案 ,特点是系统变结构律在低增益状态下仍可保证所有辅助误差均在有限时间内收敛到零 ,从而提高了系统跟踪精度 .此外 。

含有不灵敏区非线性系统的增益调度自适应变结构控制

针对具有控制输入不灵敏区及有界不确定性的非线性系统,采用增益调度变结构控制策略,研究其镇定问题.利用增益调度策略和自适应参数估计方法,在同时存在参数、结构及干扰的不确定性和未知控制输入不灵敏区的情形下,提出了新的增益调度自适应变结构镇定控制律设计方法,既节省了控制能量,又消除了控制信号的颤振.所提出的控制律可以保证闭环输出为一致终结有界,并且算法比较简单,便于实现.用数字仿真方法验证了所得控制律设计方法的有效性.

高频增益符号未知时的变结构模型参考自适应控制:任意相对阶的控制律设计

讨论被控对象相对阶大于1且高频增益符号未知时的变结构模型参考自适应控制问题,从而将相对阶为1时的结果推广到任意相对阶.首先对关键信号构造监控函数,并在此基础上提出了一种控制信号切换律.进而证明,当被控对象相对阶大于1、高频增益符号未知时,在监控函数的监测下,相关控制信号经至多有限次切换后将停止切换,跟踪误差将收敛到一个残集内,且该残集可通过减小某些设计参数而变得任意小.特别,本文证明,与相对阶为1时相同,当对象相对阶大于1时,若系统的某些初始条件为零,则至多只需要一次切换.

低增益变结构模型参考自适应控制器设计

就对象相对阶大于 1时的变结构模型参考自适应控制 (VS MRAC)系统提出了一种低增益变结构控制方案 ,主要特点是 :1)系统变结构律在低增益状态下仍可保证所有辅助误差在有限时间内收敛到零 ,从而提高了系统跟踪精度 ;2 )进一步研究了平均值滤波器对系统稳定性的影响 .

降低鲁棒变结构模型参考自适应稳态控制增益的模糊实时分层方法

提出一种模糊实时分层方法来降低鲁棒变结构模型参考自适应稳态控制增益 .利用模糊理论将一些定性经验与已提出的鲁棒变结构模型参考自适应控制相结合 ,可以在一定程度上克服稳态控制增益高的缺点 .仿真结果表明 ,采用模糊实时分层方法后 ,稳态控制增益有所降低 .

交流电机无速度传感器矢量控制系统变结构模型参考自适应转速辨识

针对变结构控制在参数变化等不确定因素满足“匹配条件”即变化有界时,具有抗外部干扰和内部参数摄动的鲁棒性,但实际中要确定不确定性参数变化的上下界有一定难度的特点。文中基于变结构控制和自适应控制理论,提出一种新颖的变结构模型参考自适应(VS-MRAS)观测器,用于交流电机无速度传感器矢量控制系统的转速辨识。该法将变结构和MRAS进行有机的整合,利用MRAS对系统参数变化的适应能力实时估算不确定因素变化的边界,以改善磁链观测的准确性,进而提高转速辨识的精度。利用仿真方法,对比分析了带速度检测装置的矢量控制系统、基于MRAS转速辨识的无速度传感器矢量控制系统和基于VS-MRAS转速辨识的无速度传感器矢量控制系统的3种情况下转速和磁链响应的动静态性能。证实该方法提高了转子磁链观测的准确度,改善了转速估计的动静态性能。

基于摩擦自适应补偿的转台变结构控制器设计

针对摩擦直接影响飞行仿真转台跟踪和定位精度 ,还可能引起转轴的低速爬行 ,以某型飞行仿真转台的一轴为对象设计了基于摩擦自适应补偿的变结构控制器 ,在分析了摩擦模型及其对系统特性影响的基础上 ,通过摩擦补偿削弱了由于摩擦造成的系统滞滑现象 .通过变结构控制器设计克服了不精确摩擦补偿的缺点 ,在不需要精确的摩擦模型条件下保证了系统的鲁棒性能 .通过实验表明该方法的控制效果比常规PID大大提高 ,因此是一种较为实用和有效的设计方法 .

基于滑模变结构模型参考自适应的电气无级变速器无传感器控制

针对用于双功率流风力发电系统的电气无级变速器,提出了一种基于滑模变结构模型参考自适应系统观测器的新型无位置传感器控制策略。该方法将滑模变结构(SM)控制与模型参考自适应系统(MRAS)结合,以SM算法替代了传统MRAS算法中的比例积分(PI)环节。文中提出的SM-MRAS控制策略以磁链模型为可调模型,取代了传统的电流模型,简化了控制算法。同时采用了基于转速分段切换方法的改进型SM策略,用于SM-MRAS无传感器控制,减小抖振现象。本文建立了双功率流风力发电系统的实验平台,实验结果验证了提出的SM-MRAS无传感器控制策略对电气无级变速器内转子的有效性,并与传统MRAS控制策略进行了比较。

自适应离散变结构控制及其在电力系统中的应用

对利用传统离散趋近律方法设计变结构控制时系统抖振原因进行分析,提出一种新的组合趋近律控制策略,并将之与自适应控制相结合,较好地消除抖振并增强了系统鲁棒性。将研究结果应用于电力系统,设计了并联运行同步发电机组有功分配控制器,仿真结果表明所提设计方法的有效性。

基于自适应逆推变结构方法的非线性励磁控制

将自适应逆推方法与变结构方法相结合逐步构造Lyapunov函数,这样不仅可以提高动态系统的暂态响应和控制器增益综合性能指标,而且对不满足匹配条件或参数不确定性的非线性系统具有鲁棒镇定性。针对上述理论设计了一种非线性励磁控制器,该控制器能够保证闭环系统对不确定参数的自适应性。基于该方法设计的非线性励磁控制器在两区域四机系统上进行仿真计算,结果表明,该励磁控制器能够有效地抑制电力系统的干扰,提高互联电网的稳定性。

防抱制动系统参数自适应滑模变结构控制器的研究

首先针对具有参数不确定性的二阶非线性系统提出了自适应滑模变结构的控制算法 ,该算法的基本思想是用自适应策略来估计不确定系统的参数 ,根据估计出的参数值 ,来设计滑模控制器 ,优点是无须事先已知不确定参数的边界 ,并且由于在自适应变结构控制采用了消颤措施 (增加了消颤项 ) ,能削弱常规滑模控制所引起的颤振现象 ,也能提高单纯的自适应控制的鲁棒性能。而后将这一控制策略应用于防抱死制动系统 (ABS)的研究中 ,设计了防抱死制动系统的自适应滑模变结构控制器 ,通过计算机仿真 ,验证了该控制方案在

基于模糊调整的变结构自适应PID控制器

为了提高复杂控制系统的品质和稳定性,采用模糊控制和变结构自适应PID控制相结合的控制方法。利用模糊控制在线整定PID控制参数,使其随误差变化而自动整定,实现了PID控制参数与系统误差变化的精确匹配。采用这种方法可进一步抑制变结构控制固有的抖动现象,提高系统的控制品质。将位置控制方法用于数字交流随动系统的位置控制。试验结果表明,该位置控制器既能保证系统的稳定性和快速性,又具有很好的跟踪精度,较好地解决了随动系统跟踪精度、稳定性、快速性要求高难以协调匹配参数的问题。

一类不确定非线性系统变结构自适应鲁棒控制

考虑一类不确定多变量非线性系统的鲁棒控制器设计问题 ,在结构摄动和外界扰动输入不确定因素的界未知情况下 ,提出了一类自适应鲁棒变结构控制律 ,这种控制律在保证系统闭环稳定的前提下在线对结构摄动和外界扰动输入不确定因素的界进行估计 ,方法简单、易于理解 ,便于工程应用。将该控制律应用于导弹末端拦截制导律设计上 ,得出了一种基于零化视线法向速度的具有强鲁棒性的末端导引规律。仿真验证说明所提出的方法是有效的。

直接侧向力控制导弹的自适应模糊变结构末制导律设计

针对采用直接侧向力控制的敏捷性导弹,提出了一种适用于拦截大机动目标的自适应模糊变结构末制导律。由于采用了直接侧向力控制方式,提高导弹末段机动过载和快速响应能力的同时,也使得系统具有高度耦合非线性和参数不确定性。采用所设计的制导律在制导系统中不确定性函数为未知的情况下,利用自适应模糊系统的万能逼近能力以任意精度进行逼近,由此克服了模型不确定性和外界干扰对制导系统的影响。并通过引入目标最大机动加速度自适应算法,使得这种制导律中的变结构项具有变增益能力,能够适应目标各类机动的情况。仿真结果表明,该制导律对大机动目标具有较强的鲁棒性,并对各类机动目标均有较高的制导精度。

基于遗传算法的自动引导车自适应变结构控制

为了提高自动引导车控制的精度,提出了一种基于遗传算法的变结构控制方法。利用遗传算法在线调整变结构控制律中的参数,克服了常规变结构控制方法中需预先设定趋近律参数的限制,既保留了传统趋近律的优点,又有效改善了系统的控制品质,使系统最终以理想方式在滑模面上运动。试验表明直线跟踪误差为±0.02 m,曲线跟踪误差为±0.03m,没有出现抖振现象。

导弹姿态控制系统快速输出采样离散变结构自适应控制

针对导弹姿态控制系统这一多输入多输出、具有参数时变和不确定干扰的离散时间线性系统,采用快速输出采样技术,设计了一种离散变结构控制器,给出了改进的自适应离散趋近律,要求未知扰动有界,但不要求满足匹配条件。理论分析表明,所设计的控制器能保证闭环系统有界稳定,对无干扰系统,消除了系统的抖振,对有干扰系统,减少了系统的抖振。仿真结果表明,设计的控制器对参数摄动和外部干扰具有良好的鲁棒性,控制效果良好。

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。