一类非线性直升机模型的滑模降阶控制器设计

针对带有交叉耦合的多输入CE150直升机模型,研究了一类多输入仿射非线性系统的控制设计问题,基于滑模变结构控制理论,采用了一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法,即反复运用变结构控制理论,对一类高阶的仿射非线性系统,构造了合适的微分同胚变换函数,把初始高阶系统降至低阶系统,并构造了变结构控制律,再利用当前级和上一级控制输入的映射关系反推出初始系统的控制输入.通过CE150直升机模型仿真结果表明,该方法有效可行.

一类非线性仿射系统的滑模降阶控制器设计

针对一类非线性仿射系统的控制器设计问题,基于滑模变结构控制理论,提出一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法.首先反复运用变结构控制理论对一类n阶的仿射非线性系统构造n-1个微分同胚变换函数和n-1个滑动流形,将初始系统降至一阶系统,并给出了变结构控制律;然后利用当前级与上一级控制输入的映射关系进行n-1次反推运算,即可得到初始系统的控制输入;最后通过仿真算例表明了所提出方法的有效性和可行性.

考虑车轮纵向滑动的无人自行车平衡控制实现

针对无人自行车在出现车轮纵向滑动下的平衡控制问题,提出一种将自行车车轮纵向滑动引入控制器的方法来实现在一定程度车轮纵向滑动下的无人自行车平衡运动控制。首先引入一种自行车线性变参数(linear parameter-varying, LPV)动力学模型,其次将卡尔曼滤波算法估算的自行车质心线速度作为变参数带入LPV模型中,最后根据引入了车轮滑动因素的LPV模型设计降阶滑模控制器以消除车轮纵向滑动对无人自行车平衡运动的影响。仿真结果表明:当车轮发生小于70%的纵向滑动,降阶滑模控制器能够有效校正自行车的横滚角。样机实验结果进一步证明:降阶滑模控制器能够控制无人自行车分别在车轮纵向滑动较小的水泥地(约8%纵向滑动的)和滑动较大的湿滑草地上(约40%纵向滑动)进行平衡运动。