小口径枪榴弹尾舵滚转角变结构控制方法

针对基于尾舵修正的小口径枪榴弹在飞行时间短、气动不确定因素较多,难以建立精确模型情况下的尾舵滚转角控制问题,提出基于变结构控制的小口径枪榴弹尾舵滚转角控制方法。该方法建立了存在气动干扰条件下小口径枪榴弹尾舵滚转角运动的状态空间模型,通过选取合适的切换平面与趋近律,设计了尾舵滚转姿态变结构控制器。仿真结果表明,所设计的变结构控制器初始响应抖振较小且控制精度更高,与传统PID控制方法相比,具有响应快、对参数变化及扰动变化不灵敏、无需系统在线辨识等优点,可实现对尾舵滚转角的精准控制,有效提高了打击精度。

汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器设计研究

从力学建模、车轮轮胎的简化模型、滑模控制器的设计等3个方面入手,对滑模变结构控制系统进行仿真分析,旨在探索汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器的设计方式和优化途径,并研究其对行车安全性能的影响。

模糊变结构控制策略在UUV航向运动中的应用与分析

无人水下航行器(UUV)在实现预期运动时,被控对象会受到不同性质的扰动,为满足当前UUV水下空间运动的精准控制,要求航行控制系统在完成航向跟踪基本性能的前提下兼备一定的抗扰性能。以变结构控制策略设计为基础,针对非线性控制中的抖振现象,提出一种模糊化控制策略的设计以提高跟踪效果,通过Lyapunov函数设计UUV侧向运动变结构控制器及其模糊化控制器来实现UUV快速精准的航向控制,利用Simulink仿真验证航向跟踪控制性能,并计算分析对比变结构控制策略和其模糊化控制策略下UUV在航向运动中的抗扰性,仿真结果表明了模糊化变结构控制策略在UUV航向控制中具备良好的稳定性与抗扰性等特点,同时能很好地抑制抖振。

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。

基于滑模变结构控制的带材纠偏电液伺服系统仿真研究

为满足带材纠偏电液伺服控制系统对纠偏精度、稳定性和准确性的要求,提出一种通过滑模变结构控制的电液伺服系统。该系统采用滑模变结构控制方法将带材稳定于指定位置,并运用指数趋近率消除抖振带来的影响。研究以文中提出的带材纠偏电液伺服系统为对象,通过AMESim和MATLAB联合仿真的方式,对比了滑模变结构控制与PID控制的效果。研究结果表明:基于滑模变结构的控制方法相比于传统的PID有更好的动态响应特性,最后得出的跟随曲线抖振更小,跟随误差更小,更能满足纠偏系统的控制要求,该控制方法可为需要高精准性、高稳定性的电液伺服系统设计提供理论支持和参考。

基于干扰抑制的电子节气门变结构控制

对电子节气门进行PID仿真,展示了PID控制在被控系统不考虑参数漂变和扰动情况下的优良控制效果。在系统中加入了扰动之后,PID算法在跟踪单位阶跃和正弦曲线的效果明显变差,为了解决此类问题提出了基于干扰抑制的变结构控制算法。详细介绍了基于干扰抑制变结构控制算法的构建方法,并对加入扰动的被控系统进行了仿真,通过两种曲线的跟踪情况对比表明了新算法的优良性。

四轴陀螺稳定平台分区离散变结构控制策略及优化方法

为了有效提高四轴陀螺稳定平台伺服系统全姿态控制精度,针对变结构分区控制过程中台体大角度晃动问题,提出一种优化的四轴陀螺稳定平台控制回路分区离散变结构控制策略。在分析四轴平台框架系统运动学方程的基础上,给出了随动式分区离散变结构控制策略,通过分析执行机构与被控角速度之间的相关程度,对随动式分区离散变结构控制策略进行优化。为了进一步减小变换区域时的切换扰动,在随动式分区离散变结构控制基础上提出一种稳定式分区离散变结构控制方法,对变结构区域进行了整合和优化,有效避免了运动状态在不同区域之间切换造成的台体晃动。仿真结果表明,随动式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小63.5%,Y方向台体晃动角速度减小84.5%;稳定式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小29.0%,Y方向台体晃动角速度减小57.3%,有效减小了平台台体在变结构控制切换过程中的晃动,提高了控制精度。

基于扰动观测的漂浮式海上风力机主动滑模结构控制研究

针对漂浮式海上风力机主动结构控制问题,提出一种基于扰动观测的主动滑模控制方法,并应用风力机仿真工具FAST验证所提方法的有效性。在扰动二阶导数有界的前提下,理论证明观测器的稳定性和估计误差的有界性,从而有效估计匹配扰动和非匹配扰动。理论证明一类积分型滑模面的有限时间收敛性和闭环系统稳定性。基于FAST的仿真表明:所提出的主动调谐质量阻尼器(TMD)控制方法与最优被动TMD相比,主动TMD系统的漂浮平台俯仰角度和塔顶位移的均方根值可分别降低11.88%和13.56%,有效提升了风力机承受风浪载荷的能力。

超空泡航行器极点配置变结构控制方法研究

超空泡航行器在航行过程中,尾部会周期性拍打空泡壁而表现出强烈的“尾拍”现象,尾部空泡是由空化器经历的历史位置形成,呈现强烈的时滞特性,动力学建模和稳定控制是制约其发展的核心难题;针对泡体耦合问题,建立了空泡/刚体相对几何关系一体化实时解算的动力学模型;针对后体非线性特性,采用分段线性化方法,在保留后体尾拍非线性特性的基础上,建立了面向控制的简化模型;为了解决超空泡航行器非线性时滞控制问题,针对弹体运动极其敏感、操纵效率高等特点,采用极点配置的方式将控制模型配置到理想状态;针对尾拍过程非线性和不确定极大的特点,建立了面向扰动的变结构控制器,实现超空泡航行器扰动运动控制;采用极点配置变结构控制方法,分别设计了滚转通道和俯仰通道控制律;利用泡体耦合动力学模型进行6 DOF控制闭环轨迹仿真,稳定巡航过程中深度控制误差小于0.1 m,滚转角控制误差小于4°,表明该控制方法能够对航行器滚转角和深度实现稳定控制,控制效果较好,能够满足超空泡航行器航行要求。

音圈直线电机滑模变结构控制方法

为了消除音圈直线电机的非线性摩擦特性对系统定位精度的影响,利用机理建模方法建立线性模型描述音圈直线电机系统的幅频及相频特性并采用最小二乘法辨识模型参数。此外,采用摩擦力测试和牛顿第二定律得到系统的等效非线性项参数,利用辨识得到的线性模型与等效非线性项参数,设计了一种含有等效非线性控制项的滑模变结构控制器。实验结果表明,提出的控制方法能够改善音圈直线电机的定位精度,并提升了系统的动态性能。

基于AMESim-Simulink的电液位置伺服系统的滑模变结构控制

以电液位置伺服系统为研究对象,采用联合仿真方式对其进行了滑模变结构控制的研究。首先搭建电液位置伺服系统的AMESim模型,通过系统辨识得到系统的数学模型,并将此数学模型转变为状态空间方程,在Simulink中对其进行了滑模控制律的设计及仿真分析。结果表明:滑模控制对输入信号具有响应速度快、跟踪精度高等良好的控制特性。

二阶不确定离散系统的时变滑模面变结构控制

针对一类二阶不确定离散系统 ,利用离散变结构控制系统所具有的滑动模态区 ,提出了一种具有强鲁棒性的时变滑模面离散变结构控制方法 .通过旋转和平移初始滑模面得到了一个时变的滑模面 ,并证明了在此滑模面条件下滑动模态的存在性 .给出了滑模面旋转和平移的具体过程 ,同时由于滑动模态区的宽度固定 ,可定量地确定出滑模面在各个采样时刻的变化量 .该控制方法使得闭环系统在任意的系统初始状态都处于滑动模态区内 ,然后通过结合旋转和平移滑模面的方法 ,使随后任何时刻的系统状态都处于滑动模态区内 .消除了传统变结构控制方法具有的趋近模态运动 ,提高了系统的鲁棒性能 .最后给出了一个数值仿真算例 。

二阶系统模糊变结构控制器设计及稳定性分析

采用滑模变结构控制时不可避免会产生抖振问题,尤其是对于那些变参数及具有不可测量持续扰动的系统,通过常规方法难以克服抖振对系统控制性能带来的不利影响。为此将模糊控制与滑模变结构控制相结合,设计了一种模糊变结控制器,既保持了变结构控制的鲁棒性及快速性,又能较好地消除抖振现象,并利用描述函数法分析了该控制系统的稳定性。最后通过一个具体的导弹变系数二阶控制系统的应用实例验证了该控制器的性能。

不匹配不确定时滞系统的自适应变结构控制

针对一类带有不匹配时变不确定性和时滞的线性系统 ,基于 L yapunov稳定性定理 ,提出了一种新的自适应变结构控制策略 .该控制策略保证了闭环系统滑动阶段的存在性 ,由于不满足通常的匹配条件 ,在设计线性滑模面的系数矩阵时提出了一种新的匹配条件 ,并在此基础上很容易地证明了滑动模态运动相对于不匹配时变不确定性和时滞的完全不变性 ;因而一旦系统运动轨迹到达滑动模态 ,系统将会沿着滑模面作期望特性运动 ,从而确保了系统的全局稳定性 .通过仿真例子说明了该控制策略的可行性和有效性 .

挠性飞行器姿态稳定鲁棒变结构控制

针对三轴稳定卫星的模型参数存在不确定性，设计了一种鲁棒变结构控制器，它能确保系统在一定 条件下具有全局渐近稳定性，并且系统在一定条件下能在有限的时间内到达滑动平面，具有鲁棒到达条件， 同时控制律实现简单．采用积分型滑动平面，能保证系统在到达滑动平面后具有良好的性能．最后根据卫星 参数给出了具体的数值算例，数值仿真结果良好．从数值仿真结果来看控制器在存在较大不确定性情况下 (考虑系统转动惯量有5%的不确定性)依然保持良好性能，具有很强的鲁棒稳定性．而且，采用边界层改进 控制器后，能有效地解决抖振问题，同时控制器的性能基本保持不变，说明鲁棒变结构控制器的设计是有 效的．

变结构控制的抖振问题研究

变结构控制是一种鲁棒控制方法,它对系统参数的变化和外部干扰具有理论上的完全鲁棒性,然而,变结构控制系统在滑模面上的高频抖振是其工程应用的主要障碍。该文将抖振削弱方法分为两类:一类是传统控制方法,它通过改变变结构控制器的构造方式来削弱抖振;另外一类是组合控制方法,它通过引入其他先进控制理论(如智能控制、自适应控制等)来削弱抖振。目前,多种组合控制方法被广泛采用,但缺乏对结合方式的系统性分析,本文以模糊变结构组合控制方法为例,详细探讨了多种形式的结合方式。最后指出了处理抖振问题的发展方向。

永磁同步电机离散准滑模变结构控制

为了提高永磁同步电机调速系统的动态品质,解决传统PI调节器存在的抗干扰能力弱,鲁棒性差等问题,将滑模变结构控制(SMC)应用于PMSM调速系统,探讨了变结构控制在离散线性系统中存在的问题,分析了当常规的趋近律方法应用在调速系统中时存在的不足;基于一种新的离散变结构趋近律对永磁同步电机滑模速度调节器进行了设计,并与常规趋近律分别进行了试验比较。仿真实验结果表明,基于滑模变结构理论设计的调速系统具有良好的动静态特性和抗干扰的能力。将该新型趋近律用于离散系统,验证了在离散系统中同样拥有良好的仿真效果。

变速运行下的农用驱动电机滑模变结构控制技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有结构简单、效率高、污染低等优势,在农用驱动电机中占有较高市场份额。但是,PMSM系统耦合性强,存在较多变量,控制涉及参数较多,容易受到外界干扰,转动机构会产生振动等问题,影响控制效果。本文所提方法首先获取控制器的动力学表达式;根据抖动产生的原因引入了抗饱和策略,设计转速控制器,使用前馈补偿策略设置扰动观测器,实现滑模变结构的抗扰动控制。

基于变结构控制的二阶自抗扰控制

结合变结构控制器抗扰性能强,调节速度快和结构简单的特点,提出一种基于变结构控制器的二阶自抗扰控制器。首先,设计了系统的相轨迹和一种变结构控制律,使得系统具有更强抗扰能力和更快的调节速度。在带宽近似不变的情况下,可以通过调节参数改变系统的抗扰性和调节时间。证明了系统的稳定性,研究了变结构控制器的参数选取问题,考虑扩张状态观测器的观测误差,分析了参数选取对系统抗扰性的影响。最后,采用仿真实验测试了控制器的性能,实验结果表明,相比基于PD控制的标准自抗扰控制控制器,该控制器在调节时间、抗扰性及参数整定上均更优。

永磁直线同步电机的互补滑模变结构控制

针对永磁直线同步电动机伺服系统易受参数变化、外部扰动、非线性摩擦及固有的端部效应等不确定性因素影响,提出了一种互补滑模变结构控制方法。建立了含有不确定性的直线伺服电机运动系统的动态模型,采用广义滑模面和互补滑模面相结合的方法设计了互补滑模变结构控制器,从理论上分析证明了此控制器可以保证系统跟踪误差的收敛性,抑制不确定性因素,提高系统瞬态响应速度,进而有效地减小了跟踪误差。同时选择饱和函数作为切换函数,降低了滑模控制(sliding mode control,SMC)的抖振现象。最后,通过系统实验表明了所提出的控制方法是有效可行的,与传统SMC相比,基于互补滑模控制(complementary sliding mode control,CSMC)的系统具有快速准确的跟踪性能和鲁棒性能,明显地减小了系统的跟踪误差。