四旋翼飞行器的新型自适应离散滑模控制

针对传统的自适应离散趋近律控制应用于四旋翼偏航控制系统存在抖振问题,提出了一种新型自适应离散滑模等效控制方法.在动力学模型的基础上,改进了传统的自适应离散趋近律,推导了新型自适应离散滑模控制律,且通过Lyapunov函数证明改进自适应离散趋近律下所设计的控制器的稳定性,并引入一个衰减函数,大大减小了四旋翼偏航控制系统的高频抖振.MATLAB仿真分析表明,改进的自适应离散滑模控制的系统调节时间比传统的自适应离散滑模控制缩短了约0.6s,而且大大降低了系统抖振.

一种新型永磁同步电机高阶滑模控制算法

针对永磁同步电机控制系统易因外部扰动等不确定性影响而导致控制性能下降的问题,提出了一种基于改进自适应非奇异终端滑模控制器和滑模扰动观测器补偿技术的复合控制算法。选择新型自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模转速环控制器,新型趋近律可以在保证减少抖振的同时保证控制系统能够快速收敛,可动态适应被控系统的变化;利用扩展滑模扰动观测器实时估计系统中不确定性参数,并对控制器进行前馈补偿,且通过Lyapunov函数证明了其稳定性。仿真和试验结果表明,与PI控制、传统滑模控制方法相比,所提方法有效改善了抖振问题,提高了控制系统对电机的控制精度,提升了系统的鲁棒性和抗干扰性能。

基于新型滑模观测器的PMSM无传感器控制

为解决传统滑模观测器因滑模增益固定而导致的抖振和估算误差较大等问题,提出了一种滑模增益可以自适应调节的新型滑模观测器。在传统滑模观测器的基础上,结合了幂次趋近率和指数趋近率的特点,设计了一种新趋近律,将滑模增益和模糊控制相结合,根据实际运行情况动态调整滑模增益。采用饱和函数代替传统的符号函数来实现滑模的连续控制。在电流环控制中设计一种二阶滑模控制器来代替传统的PI控制器。对改进滑模观测器分别进行稳态和抗干扰仿真,并与传统滑模观测器进行对比。仿真结果表明,改进的滑模观测器在稳态性能和抗干扰性能上都优于传统的滑模观测器。

新型电导增量与自适应滑模控制的最大功率跟踪算法研究

针对传统光伏最大功率点跟踪算法存在适应环境变步长搜索能力差、动态响应速度慢、稳态跟踪精度低的问题,提出新型电导增量法与自适应滑模控制相结合的最大功率跟踪(MPPT)方法。该方法构建关于环境参量的变搜索速度函数与功率⁃电压微分绝对值(|dP_(pv)dU_(pv)|)的sigmoid函数,共同预测参考输出电压的步长,以提高不同环境下最大功率点的搜索速度与精度;具有自适应调整比例积分参数的滑模趋近律,克服了传统滑模控制固有的抖振问题,提高了最大功率点跟踪的动态响应速度与稳态精度。仿真结果表明:在光照强度、温度的各种变化下,与基于传统滑模控制的变步长电导增量法对比分析,所提控制策略的最大功率输出曲线跟踪速度快、精度高,且光滑平稳,无明显振荡,能有效提高太阳能的利用效率。

受扰直流降压变换器自适应离散滑模控制设计与实现

直流变换器在能量转换系统中起到至关重要的作用.针对直流降压变换器系统中存在的多源干扰问题,本文提出了一种基于观测器的复合离散滑模控制方案.为获得高电压跟踪精度和强抗干扰能力,在控制器中引入了干扰估计信息的二阶差分.通过干扰估计和前馈补偿,有效地消除了干扰对变换器电压跟踪精度的影响.同时,为削弱抖振影响,文中设计了一种新型的自适应滑模趋近律,并针对闭环系统给出了严格的稳定性与收敛性能分析.此外,本文基于快速原型控制器进行不同工况下变换器系统实验测试.结果表明,相比于传统离散滑模控制,文中所研究的复合控制器具备较强的抗干扰能力和较高电压跟踪精度.

一类非线性离散系统自适应准滑模控制

针对一般非线性离散时间系统的不确定性和扰动抑制问题,提出一种新的自适应准滑模控制算法.算法包括两部分,其一是基于紧格式动态线性化模型的自适应准滑模控制器设计,其中动态线性化方法中"伪偏导数"的估计算法仅依赖于系统I/O实时量测值.其二是采用径向基神经网络估计器来估计系统的综合不确定性.理论分析证明了系统的BIBO稳定性.仿真结果验证了所提算法的有效性.

自适应离散滑模控制在APF中的应用研究

由于非线性负载的广泛使用,电力系统中的谐波和功率因数降低的问题日益严重,针对上述问题,设计了一种基于自适应离散滑模控制方式的有源电力滤波器(active power filter,APF),用以抑制谐波和提高功率因数。在APF数学模型的基础上,对谐波信号即控制信号进行自适应离散滑模变结构分析来控制开关的通断。仿真波形表明,与应用滞环控制方法的APF系统比较,自适应控制算法的跟踪效果更好,得到的电网波形更接近正弦波。最后给出了APF样机调试结果的波形,有效验证了该算法的正确性。

带扰动离散非线性系统的小波自适应滑模控制

在实际控制系统中,非线性、未建模动态和外扰经常是不可估计或无法测量的。采用小波网络(WN)设计动态未知的离散非线性系统智能自适应滑模控制(ASMC),应用WN构造滑模控制律的等价控制,使用合适的自适应律在线调节网络参数。系统的滑模能够保证在有限时间到达切换带,所得到的闭环系统是渐近稳定的。通过扰动分析表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性。基于倒立摆试验系统的仿真及应用研究证明了其可行性和有效性。

制导炮弹离散自适应滑模控制器设计

针对存在参数误差的制导炮弹,提出了一种离散自适应滑模控制器。考虑到制导炮弹姿态控制系统模型存在的非线性、耦合问题,基于反馈线性化方法将系统离散化,并设计了制导炮弹离散滑模控制器。为减小离散系统中与参数误差对应的准滑模切换带宽度,设计了带死区的参数自适应更新规律,利用李亚普诺夫理论证明了闭环不确定系统的稳定性,使得控制系统具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器能有效地处理含有较大程度气动不确定性的问题,具有较好的跟踪控制性能。

离散直接自适应模糊滑模控制一步设计

滑模控制设计方法一般需要分两步进行,即设计稳定的滑模面和能使滑模到达的滑模控制器。对于离散非线性系统的模糊滑模控制,两步设计变得较为复杂。针对离散非线性系统轨迹跟踪控制问题,提出了一种采取一步直接进行自适应模糊滑模控制的方法。首先给出问题描述及动态模糊逻辑系统(Dynamic Fuzzy Logical System,DFLS);然后针对线性滑模面,基于在线参数自调整的DFLS逼近控制器中的非线性动态函数,一步构造设计了滑模控制律。通过Lyapunov分析方法,证明了所采取的自适应律能够保证滑模可达的同时,也能保证闭环系统误差也是渐近稳定的,并具有一定的鲁棒稳定性、抖振削弱和自适应性等优点。最后,在一阶倒立摆系统中应用所提出的控制设计方法,进行了仿真研究。仿真结果验证了该方法的正确性和优越性能。

一种离散直接自适应模糊滑模控制

为获得离散非线性系统的无抖振滑模控制,基于自适应模糊逻辑系统(AFLS)构建自适应模糊滑模控制。先通过在线自适应律调节AFLS的参数,使AFLS输出逼近所设计的滑模控制(SMC);然后用Lyapunov方法证明了逼近误差的收敛以及滑模的可达。对倒立摆系统的应用仿真研究结果证明了所提出方法的有效性,因此设计的离散控制器能保证滑模到达,并具有较强鲁棒性能。

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。

基于自适应扰动和改进趋近律的永磁同步电机滑模调速系统

针对永磁同步电机突然加入负载时存在的转速波动和不稳定问题,提出一种基于自适应扰动和新型趋近律的滑模速度控制方法。在趋近律内引入系统状态变量,同时改进趋近律内的数学关系,从而提高系统趋近速度的自适应调节能力,达到提升系统综合性能的目的;利用李雅普诺夫稳定性判据进行反推,对负载转矩进行了自适应估计,使得文中控制策略满足李雅普诺夫稳定判据的同时,降低了外部负载对电机转速的影响。最后,在Simulink环境下将文中控制策略与传统滑模控制策略进行对比。仿真结果表明:采用文中控制方法的系统响应更快、抑制系统抖振的能力更强,此方法能够有效地提高系统的综合性能,实现更稳定的转速控制。

基于特征模型的PMSM调速系统离散自适应滑模控制

针对大负载惯量比、负载惯量不确定和负载转矩扰动的永磁同步电机调速系统,提出了一种基于特征模型的离散自适应滑模控制器(DASMC)设计方法。建立了永磁同步电机调速系统的特征模型,利用带遗忘因子的递推最小二乘法在线辨识该特征模型的时变参数。基于辨识得到的参数设计了一种自适应控制和滑模控制相结合的伺服系统速度控制器,并通过引入一种双幂次趋近律减小了抖振,证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该文方法可适应10倍以下的负载惯量变化,并对负载转矩扰动具有较强的鲁棒性,可确保系统具有良好的动态性能和稳态精度。

基于新型趋近律的装填机械手自适应滑模控制

针对弹药装填机械手在传统滑模控制下趋近律使系统产生抖振现象,收敛速度较慢等问题,提出了一种新型趋近律。该趋近律在指数趋近律的基础上引入了系统状态变量,状态点在沿滑模面滑动的过程中控制增益逐渐减小,直至误差为0时稳定在原点,有效地减小了抖动;并设计自适应控制律估计了机械手控制过程中的外部扰动,采用李亚普诺夫函数对新型趋近律的稳定性进行了分析,并以此趋近律设计了自适应滑模控制器。通过Matlab/Simulink建立仿真模型,将设计的新型趋近律与指数趋近律、幂次趋近律进行仿真对比,得到的仿真结果表明了新型趋近律具有较好的鲁棒性和有效性。

质心不重合的移动机器人自适应滑模轨迹跟踪控制

针对一类质心和几何中心不重合的移动机器人的轨迹追踪问题,结合反演滑模自适应控制算法设计移动机器人轨迹跟踪控制器.首先,设计一种新的变参数滑模趋近律,并基于该趋近律对移动机器人控制器进行设计,使得系统在给定初始误差时移动机器人仍能跟踪目标轨迹.其次,针对一类质心距离已知的情况,基于移动机器人运动学模型,采用反演滑模控制算法对移动机器人的闭环系统控制器进行设计.并在给定系统初始值的情况下,通过选用合适的参数来优化移动机器人控制系统的整体性能,使得控制系统跟踪误差渐近收敛,移动机器人跟踪给定目标轨迹.然后,针对移动机器人质心距离未知的情况,采用反演滑模控制,引入自适应控制算法对未知参数进行估计,设计轨迹跟踪控制器,并通过Lyapunov函数对移动机器人控制系统进行全局稳定性证明.最后,将设计的新型趋近律结合Backstepping控制与自适应控制通过MATLAB仿真进行对比验证,验证了所设计的控制方法的有效性.

一类离散时间系统的间接自适应模糊滑模控制

提出了适用于一类不确定离散时间系统的间接自适应模糊滑模控制策略。首先,根据指数趋近律得到离散滑模控制的理想控制律,然后,用两个模糊系统近似其中的未知函数,用第三个模糊系统近似切换控制。模糊系统的参数向量由带参数投影的自适应律在线调整。证明了该控制算法可以保证闭环系统状态有界,且跟踪误差收敛到原点的小邻域内。仿真结果在表明算法有效性的同时具备减轻振颤的能力。

磁悬浮支承系统的模糊自适应离散滑模控制

为了实现磁悬浮支承系统的稳定悬浮和精确控制,设计了一种模糊自适应离散滑模控制器。采用自适应离散滑模切换函数,通过指数趋近律确保系统在整个状态空间内具有良好的运动品质。针对滑模控制的抖动问题,采用模糊控制进行弱化和抑制,进一步提高系统稳定性和鲁棒性。通过仿真和实验表明,模糊自适应离散滑模控制不但能有效抑制系统抖动,而且加快了起浮响应时间,在静态和动态性能上具有更大的优势,是磁悬浮支承系统实现数字控制的一种有效方法。

基于离散自适应滑模控制的DC-DC变换器的设计与仿真

针对单端正激电路,本文提出了一种离散时间系统下的DC-DC转换器的控制方式以及仿真方法。控制部分采用离散自适应滑模控制算法,通过分析电路的状态方程得到自适应滑模控制算法所需的各个控制矩阵,应用这些矩阵配置离散自适应滑模控制算法。在理论分析的基础上,由于数字控制开关电源的特殊性,通过Matlab-Simulink与Synopsys-Saber来对电路对该电路进行联合仿真并对控制部分的参数进行调整,充分验证离散自适应滑模控制器的控制性能。实验结果表明,当系统参数变化时,离散自适应控制具有快速的瞬态响应特性和良好的鲁棒性。

一类时滞不确定离散系统的鲁棒自适应滑模控制

主要研究一类具有不确定项和外部扰动的离散时滞系统的鲁棒自适应控制,假设扰动和不确定项是有界的,而扰动和关于状态的不确定项的边界是不必知道的.设计了自适应控制器以保证系统能在有限时间内到达切换面,并且收敛到包含原点的一定的有界区域内.仿真的结果说明了该方法的有效性.