基于新型幂次指数趋近律滑模控制算法的研究

针对传统滑模控制存在抖振与收敛速度缓慢的问题,提出一种新型幂次指数趋近律的滑模控制方法。首先上述趋近律结合了双曲正切函数与符号函数的特征进行了切换函数上的改进,滑模系数影响因子引入了系统误差与滑模状态变化量,使其能够自适应调节滑模到达过程的收敛速度并对其进行分阶段调节,还利用切换函数的特征分析了趋近滑模面双侧切换区间的范围;其次分析了自适应新型幂次指数趋近律的收敛区域和收敛时间,并证明了此趋近律的存在性、可达性与稳定性;最后将新型幂次指数趋近律和其它各种传统趋近律运用到经典二阶系统进行了对比,仿真结果表明新型幂次指数趋近律能够更好的提升收敛速率以及削弱抖振的产生。

基于幂次指数趋近律的电子节气门变结构控制

针对电子节气门控制中使用最多的PID算法,在参数发生漂变、存在扰动时会导致控制精度下降甚至不稳定的情况,提出了基于幂次指数趋近律的变结构算法。研究了幂次指数趋近律变结构算法的优势并将其应用于节气门控制,得出了算法控制精度高的结论。提出了通过求解微分方程来研究算法的鲁棒性,并从三个阶段对新算法进行了研究,最终通过加入扰动之后的仿真分析,得出了基于幂次指数趋近律的变结构算法可在系统建模不准、参数存在漂变、存在有界扰动时依然可精确控制电子节气门的结论。

基于幂次指数趋近律的船舶电力推进控制研究

为提高船舶电力推进控制系统性能,采用幂次指数趋近律的滑模控制方法设计推进电机转速控制器。运用滑模控制方法对推进电机转速实施控制,将系统状态变量的幂函数引入指数趋近律,以抑制滑模抖振提高系统快速性和稳定性。仿真结果表明,提出的幂次指数控制方法在减弱滑模抖振的同时也能保证系统具有较高的静、动态性能指标。设计的控制器可有效提升船舶推进控制系统的快速性和稳定性。

Buck变换器的幂次函数指数趋近律滑模算法研究

在指数趋近律的基础上,设计一种新型的幂次函数指数趋近律。利用幂次函数的智能特性,使轨迹的运动速度与轨迹和滑模面的距离相关联,实现自适应调节,克服了指数趋近律在穿越滑模面时的剧烈切换,抑制了抖振现象。将此幂次函数指数趋近律应用于Buck变换器,并给出具体的Matlab/Simulink仿真模块,仿真验证了此方法的有效性。

永磁同步电机变指数快速幂次趋近律滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,克服扰动对转速的影响,研究了一种变指数快速幂次趋近律。该趋近律趋近速度快,抖振小。基于该趋近律设计永磁同步电机积分滑模速度控制器,用李雅普诺夫函数对控制器进行稳定性分析,并与传统指数趋近律控制器、PI控制器进行仿真对比,结果表明采用变指数快速幂次趋近律控制器的系统速度响应快,鲁棒性强,具有良好的动、静态性能。

基于ESO的Buck型变换器趋近律控制

针对Buck型变换器系统中存在的时变干扰,如输出负载波动,文章提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的趋近律控制方法;首先,对系统中存在的时变干扰进行建模,把抑制时变干扰问题转换为抑制匹配和非匹配扰动问题;其次,设计一种扩张状态观测器,用于估计匹配和非匹配扰动;然后,根据提出的新型指数幂次趋近律设计滑模控制器,结合ESO,有效抑制时变干扰对系统的影响,并通过Lyapunov稳定性定理分析观测器的收敛性和闭环控制系统的稳定性;最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于干扰观测器的插秧机路径跟踪滑模控制

针对插秧机作业时,因农田环境复杂及空间差异性,在未知外部干扰下车辆容易发生滑移,从而影响路径跟踪效果、跟踪收敛时间长等问题,提出了一种基于干扰观测器的插秧机路径跟踪滑模控制方法。首先,建立了包含滑移的扩展运动学模型,在此基础上引入横向和航向的复合干扰,设计非线性干扰观测器对干扰精准观测,降低滑模控制的抖振。为了避免奇异现象和提高收敛速度,提出采用快速非奇异终端滑模面和变指数幂次趋近律设计的控制器削弱干扰。在MatLab软件平台上建立了无干扰模型对比仿真,相比于快速幂次趋近律,选择的变指数幂次趋近律快速性更好,相比于快速终端滑模,设计的快速非奇异终端滑模动态性能更好。仿真结果表明:非线性干扰观测器能精确观测复合干扰;与无干扰观测器的滑模控制器相比,所设计的控制器能快速有效收敛、削弱干扰、降低抖振。在速度0.8 m/s的实际水田作业试验中,整体直线路径跟踪的横向平均绝对偏差为2.50 cm,均方根为2.90 cm,偏差总体数值较小,有效提高了控制系统稳定性和快速性,满足路径跟踪精度要求。

基于非奇异终端滑模控制的水面无人船轨迹跟踪

针对欠驱动水面无人船舶的有限时间轨迹跟踪,提出了非奇异终端滑模与变指数幂次趋近律结合的控制方法。利用输出重定义的方法构造无人船舶跟踪误差动态模型,引入基于跟踪误差的非奇异终端滑模,消除传统终端滑模的奇异问题,保证在有限时间跟踪并保持期望轨迹;引入变指数幂次趋近律,通过在不同阶段改变指数调节系统的趋近过程,来解决滑模在远离平衡点时收敛缓慢的问题。数值仿真结果验证了所提出的控制器的有效性。