具有动态出链路的复杂动态网络节点滑模跟踪控制

复杂动态网络可视为由多个子系统(抽象为节点)组成的大系统,节点之间通过链路关系相互耦合,因而时变链路关系会对节点的动态行为产生影响。为此考虑具有时变链路的复杂动态网络,将网络链路关系视为动态系统,在链路与节点间的动态耦合关系的辅助作用下,采用滑模变结构方法设计节点控制器,实现节点的渐近跟踪控制。然后通过一个实例仿真验证了所提控制策略的有效性。与几种现有方法相比,本文方法的优势是在节点子系统中考虑了未知的外部干扰与系统不确定性,并通过构造链路系统的辅助参考跟踪目标,助力节点控制器完成跟踪控制任务。

移动机器人的滑模跟踪控制

文章讨论了移动机器人在外界干扰情况下的变结构控制问题 ,并提出一种机器人滑模跟踪控制方案 ,利用简化的动力学模型 ,使机器人能够跟踪给定的轨迹。采用极坐标表示机器人的位姿 ,利用非线性滑动面和指数趋近率 ,确定控制方法 ,使系统在外界扰动的情况下 ,其跟踪误差能在有限时间内收敛到零。

一种新型可变增益高阶滑模跟踪微分器

针对传统高阶滑模跟踪微分器产生的超调较大和噪声抑制能力较差的问题,提出一种新型可变增益高阶滑模跟踪微分器.该微分器通过改进传统高阶滑模跟踪微分器的结构,以此减少响应阶段的超调;通过引入Sigmoid变增益函数使增益能够根据跟踪误差的大小进行自动改变,以此平衡响应速度与滤波效果.数值仿真结果表明,该新型可变增益高阶滑模跟踪微分器所产生的超调不仅小于传统高阶滑模跟踪微分器所产生的超调,而且其滤波效果在不降低响应速度的前提下也显著优于传统高阶滑模跟踪微分器.因此,该新型微分器在提高含噪声信号高阶导数的估计精度方面具有良好的应用前景.

并联机器人的模糊滑模跟踪控制研究

本文针对以交流伺服电机驱动的少自由度并联机器人,设计了一种模糊滑模跟踪控制律.仿真结果表明,该算法解决了传统变结构控制在数字实现时的抖振问题,且对系统参数变化不敏感,具有良好的跟踪性能,实现了对该并联机器人机构的高精度实时控制.

浮动基座空间机械臂系统的动力学建模与惯性轨迹跟踪的滑模控制

本文利用多刚体系统动力学方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基空间机械臂系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量与动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程及运动的广义Jacobi关系。以此为基础,对空间机械臂末端抓手追踪惯性空间期望轨迹的控制问题作了研究。考虑到空间机械臂系统的结构复杂性及某些参数(如液体控制燃料的数量)的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案。此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对空间机械臂载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗。通过对平面三杆自由浮动空间机械臂系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性。

一种新的机器人轨迹跟踪滑模变结构控制

该文在传统变结构控制趋近律的基础上,提出一种快速平滑趋近律,并作仿真比较;同时对其滑动模态作改进,引入非线性项,提出一种快速收敛滑动模态。在选择滑动模态的切换方式后,将新的变结构控制器应用于机器人的轨迹跟踪控制中,在对系统的抗干扰能力进行分析后,作了相应的仿真研究。

分散模型跟踪滑模控制器在陶瓷取坯机械手中的应用

首先从理论上研究了一类非线性大系统的分散自适应滑模控制方案 ,通过理论分析证明了该分散自适应滑模控制系统是全局稳定 ,跟踪误差可收敛到零的一个邻域内。针对现有的陶瓷取坯机械手在运行过程中出现的位置误差大、不稳定等问题 ,采用滑模控制对陶瓷取坯机械手进行了仿真应用 ,收到了良好的效果。

两轮自平衡车的最优滑模输出跟踪控制

在两轮自平衡车平面轨迹的鲁棒最优跟踪问题的研究中,由于在存在外界干扰等不确定性时,为保证平衡车保持车体平衡的同时最优跟踪参考轨迹,引入滑模控制对最优跟踪控制器进行鲁棒化设计。将平衡车不确定系统的最优跟踪问题转化为一类增广系统的最优调节问题,采用一种带有状态变量积分项的新型切换函数对增广系统设计最优滑模输出跟踪控制器,证明系统的理想滑动模态与标称系统的最优动态方程相一致。仿真结果表明,所设计的控制器对于由外系统给出的参考信号能够实现精确跟踪,对于外界干扰等不确定性具有完全鲁棒性,动态性能优于传统的最优跟踪控制。

基于遗传算法的滑模目标跟踪控制

本文介绍了遗传算法 ,并设计推出一种滑模目标跟踪控制器 ,并利用遗传算法对滑模目标跟踪控制器进行了优化 。

一种鲁棒滑模自适应跟踪控制

对一类具有未知有界干扰与未知参数的单输入单输出最小相位线性离散系统,基于滑模变结构控制,设计了一种鲁棒滑模跟踪控制器,可使系统全局渐近稳定(即输入输出有界).

基于反馈线性化及滑模控制的俯冲机动制导方法

以高超声速飞行器为研究对象,针对俯冲段精确制导及机动突防问题,基于反馈线性化与滑模控制研究了机动突防滑模跟踪制导方法。首先设计纵向俯冲及侧向机动弹道,其次利用反馈线性化将非线性运动方程转化为线性方程,基于该线性方程利用滑模控制对已设计的弹道进行跟踪,最终将线性跟踪制导律转换到非线性系统中获得非线性滑模跟踪制导律,该制导律完全基于飞行器当前运动状态,所需的相对运动信息大大减少。CAV-H飞行器制导实例仿真表明,该方法能够实现俯冲段精确制导及机动飞行,且对初始及过程偏差具有较强的鲁棒性,能够为高超声速飞行器俯冲段制导提供有益参考。

一种单连杆机械臂柔性关节的滑模变结构控制

研究一种带柔性关节的单连杆机械臂的跟踪控制问题,其中体现关节柔性的是连接单连杆机械臂和驱动电机的两个仿腱线弹簧。利用Lagrange方程导出跟踪控制问题的数学模型,引进滑模变结构控制技术,给出Hurwitz多项式的确定以及滑模控制器的设计方法,并讨论Hurwitz多项式的根对控制效果的影响。将滑模控制器的表示式代入跟踪控制问题的数学模型中,得到状态变量的非线性微分方程组,利用Matlab进行仿真,得到了理想的控制输出效果。

移动机器人速度跟踪视觉伺服控制

针对移动机器人的视觉伺服镇定系统,采用二维三焦点张量视觉系统对机器人进行定位,在此基础上采用自适应控制实现对移动机器人的运动控制。针对机器人在运动过程中存在的由于期望速度与机器人实际运动速度差值过大引起的抖动问题,提出滑模速度跟踪控制器,通过实验验证该方法的可行性及整个视觉系统良好的稳定性、鲁棒性与实时性。

压电陶瓷作动器的MPI动态迟滞建模与控制

压电陶瓷是一种具有迟滞非线性的智能材料。为了实现系统的精密跟踪控制,提出一种基于MPI(modified Prandtl-Ishlinskii)的Hammerstein动态迟滞模型,并基于该模型设计了滑模跟踪控制方案。在play算子的上升边沿和下降边沿阈值处引入了延时系数,并串联死区算子构成改进的非对称PI(Prandtl-Ishlinskii)模型,基于MPI的Hammerstein动态迟滞非线性模型可以描述压电陶瓷作动器的率相关迟滞特性。通过采集在单频率10 Hz,40 Hz,80 Hz和复合频率10~90 Hz正弦输入电压信号下的压电陶瓷作动器的位移数据,并采用粒子群算法和最小二乘递推方法辨识MPI模型参数和ARX(auto regressive model with exogenous input)模型参数,验证了模型的可行性,相较于基于经典PI的Hammerstein动态迟滞模型,模型误差分别降低了37%,42%,35%和24%。最后,构建迟滞补偿器,利用Hammerstein模型的模块化特点,提出一种可以实现对系统动态跟踪控制的滑模控制方案,并搭建了滑模控制压电系统试验平台,对单频率1 Hz,40 Hz,80 Hz和复合频率10~90 Hz的正弦输入电压信号进行了微位移实时跟踪控制试验,试验中的相对误差在7.62%以内,均方根最大误差为1.8573μm,表明所提出的滑模控制器有较强的跟踪性能。

全驱动船舶路径跟踪控制

针对全驱动水面船舶路径跟踪控制问题,基于滑模控制技术,综合运用反演法和李雅普诺夫理论,设计船舶路径跟踪控制器,并验证其稳定性;在控制器中加人一阶低通滤波器,过滤高频波段,提高控制器的精度;通过在仿真环境中搭建模型,进行直线、圆和正弦曲线轨迹路径跟踪试验,验证控制算法的有效性。

基于位置跟踪的机械臂多电机新型滑模控制策略

为了解决多电机驱动的机械臂系统在复杂环境运行时,其关节位置容易受到负载等外界干扰,导致位置的跟踪误差及同步误差较大,造成系统工作性能下降等问题,提出了一种新型多电机环形耦合控制策略(NRCC)。NRCC中设置了同步比例系数保证多电机协调运行;设计了自抗扰补偿控制器和相邻平均误差处理器,自抗扰补偿控制器通过相邻平均误差信号对电机位置控制信号进行二次补偿,减小了多电机间的同步误差;同时,提出了一种自适应神经模糊推理系统(ANFIS)优化的新型指数趋近率滑模跟踪控制器(ANFIS-SMC)和扰动观测器保证电机的位置跟踪性能。仿真结果表明:该控制策略有效地减小了多电机间的同步误差,保证了电机的高精度跟踪性能。

一种新型3-RRPU并联机构的运动学及鲁棒控制研究

针对现有的三平移并联机构大多正解不唯一、较难实现精确稳定运动控制的问题,提出了一种新的3-RRPU型三平移并联机构,同时研究了机构的运动学、动力学及轨迹跟踪控制方法。首先,运用螺旋理论分析了该机构三平移的原理,进行了驱动输入的选取与论证,对机构平台奇异性、驱动奇异性和支链奇异性进行了分析;其次,运用运动学理论建立了运动学模型,推导了位置正、逆解析解;再次,运用拉格朗日动力学理论建立了机构操作空间的刚体动力学模型;最后,提出了一种基于非线性反馈解耦的自适应滑模轨迹跟踪控制方法,以证明其控制稳定性,并基于动力学模型对空间轨迹跟踪精度和控制力矩进行了仿真分析。研究结果表明:3-RRPU并联机构的位置正解在一般位形下具有唯一性,机构的平台奇异位形和驱动奇异位形少且无支链奇异。该轨迹控制方法可使机构在载荷20 kg、速度0.18 m/s、加速度0.12 m/s 2下,实现0.002 m以内的高精度复杂轨迹跟踪;基于Sigmoid函数的轨迹控制方法还能有效削弱控制力矩的抖振,为实现工业领域高速、高精度、高性能的三平移运动提供了新方法。

自由漂浮双臂空间机器人关节空间轨迹跟踪的变结构滑模控制

利用多刚体系统动力学的方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程.以此为基础,对双臂空间机器人关节追踪关节空间期望轨迹的控制问题作了研究.考虑到双臂空间机器人系统的结构复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案.此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对双臂空间机器人载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗.通过对该机器人系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性.

筒状共轴折叠双旋翼无人直升机控制仿真与设计

针对双电机驱动的共轴折叠双旋翼无人直升机载荷偏小的问题,文中提出一种单层周期变距的筒状共轴折叠双旋翼无人直升机。动力系统采用伞齿机械同步结构使上下层旋翼同速旋转,旋翼系统采用下层周期变距和上层变总距。上下桨毂采用不等长设计,避免旋转展开时打桨。然后,建立该筒状共轴无人直升机的动力学模型和气动模型;并针对共轴双旋翼直升机的非线性控制问题,设计一种基于滑模控制的姿态和位置控制器,利用Matlab对该控制器进行仿真。最后,制作原理样机,通过实验验证控制方案的有效性。结果表明,所设计的无人直升机可以顺利打开桨叶,实现稳定悬停和飞行。

弹目信息在纯方位末制导中的应用

在考虑“被动测量”的条件下,探讨了通过综合利用弹目信息来获取制导所需信息的方法,设计了一种适合被动雷达寻的末制导的运动跟踪滑模制导律;根据自适应推广K alm an滤波技术设计了目标跟踪滤波器;给出了简化的末制导数学模型,并进行了仿真计算。结果表明:所给方法可以较好地提高导弹的制导精度。