机车PMSM牵引传动系统自适应模糊反推滑模控制

为研究电力机车PMSM牵引传动系统带载运行时的转速控制精度,考虑电机转子轴和负载轴所受扰动,建立了PMSM牵引传动系统的数学模型;针对系统中存在的时变扰动,依据非线性观测器设计理论构造非线性扰动观测器对其实际值进行估计,并对估计误差进行自适应模糊逼近;依据Lyapunov稳定性理论,基于微分估计器能够任意精度估计的优点,构造了基于微分估计器的自适应模糊反推滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,PMSM牵引传动系统闭环跟踪误差一致有界,扰动观测误差收敛于0。

考虑自动驾驶仪特性的自适应模糊动态面滑模制导律设计

针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。

带有时滞的未知非仿射非线性系统自适应模糊跟踪控制

应用自适应模糊逼近方法研究了一类带有时滞的未知非仿射非线性系统的跟踪控制问题.系统的实际控制器是按照Backstepping设计过程经逐步反推而得到,在每一步设计中需要用自适应模糊逻辑系统来逼近未知的非线性函数.为了降低控制设计对先验知识的依赖性,取消须事先已知模糊基函数的限制,采用非线性参数化的模糊逻辑系统作为逼近器.由于逼近器中的未知参数彼此之间呈非线性关系,无法直接得到在线估计这些参数的自适应律.为了实现对相关参数的在线调节,先应用Taylor展开式将呈非线性关系的参数分离,使其相互之间具有线性关系,然后再基于Lyapunov第2方法给出相应参数的自适应调节律.最后,通过一个仿真实例来验证所给方法的有效性.结果表明:所得自适应模糊控制器能有效补偿时滞的影响,保证闭环系统中所有信号均有界,而且输出跟踪误差能收敛到原点的任意小邻域内.

基于Super-twisting观测器的制动缸自适应鲁棒控制

针对实际工况中轮对踏面径向形变挤压机车制动缸活塞及闸瓦产生的时变扰动,设计Super-twisting观测器对其实际值进行估计并对估计误差自适应模糊逼近以削弱时变扰动。构造基于微分控制律的自适应鲁棒控制器,将其应用于制动缸闸瓦位置控制系统。理论分析及仿真结果表明,系统闭环各状态变量输出有界,滑模面导数收敛于0而滑模面常值收敛。

基于微分律的机车单元制动器自适应鲁棒控制

针对机车单元制动器制动时闸瓦位置控制中存在的时变扰动等非线性因素,结合Lyapunov稳定性理论,构造基于super-twisting观测器和微分控制律的自适应鲁棒控制器,并对其应用效果进行研究。设计super-twisting观测器对轮瓦间因挤压产生的时变扰动进行估计并对估计误差自适应模糊逼近以削弱时变扰动;引入微分控制律并通过求解微分方程确定控制器中的鲁棒项。理论分析及仿真结果表明,系统各状态变量闭环输出有界,跟踪误差及滑模面导数一致有界并收敛于0,滑模面常值收敛。系统输出能够快速、稳定且精确跟踪输入,并对外部时变扰动具有较强的鲁棒性。

基于Super-twisting观测器的制动缸自适应鲁棒控制

针对实际工况中轮对踏面径向形变挤压机车制动缸活塞及闸瓦产生的时变扰动,设计Super-twisting观测器对其实际值进行估计并对估计误差自适应模糊逼近以削弱时变扰动。构造基于微分控制律的自适应鲁棒控制器,将其应用于制动缸闸瓦位置控制系统。理论分析及仿真结果表明,系统闭环各状态变量输出有界,滑模面导数收敛于0而滑模面常值收敛。

重载伺服系统的自适应摩擦补偿全局滑模控制

针对重载大惯量伺服运动系统受固有非线性摩擦影响,在速度正负切换时运动控制精度不高的问题,提出了一种基于自适应模糊摩擦逼近补偿的全局滑模控制策略。采用自适应模糊逼近的摩擦补偿方法,能避免精确摩擦建模过程和模型参数离线辨识的不便,实现非线性摩擦的在线补偿。结合全局滑模控制,通过设计非线性滑模面方程以实现系统在响应的全过程都具备鲁棒性,并在Lyapunov稳定性分析方法的基础上设计了模糊逼近自适应律。仿真结果证明了控制策略是有效的,有助于提高系统的运动跟踪精度。

基于混沌万有引力算法的制动缸自适应鲁棒控制

针对实际工况中轮对踏面径向形变挤压机车制动缸活塞及闸瓦产生的时变扰动,设计超螺旋观测器,对其实际值进行估计并对估计误差自适应模糊逼近,以削弱时变扰动。构造基于微分控制律的自适应鲁棒控制器,将其应用于制动缸闸瓦位置控制系统;采用引入混沌变异因子的万有引力算法对控制器参数进行寻优。理论分析及仿真结果表明:系统闭环各状态变量输出有界,滑模面导数收敛于0而滑模面常值收敛;控制输入平滑有界无抖振。

未知仿射非线性系统的执行器容错控制设计

针对一类多输入单输出未知仿射非线性系统研究了在执行器发生故障情况下的容错控制问题,基于反步设计和自适应模糊逼近理论给出了控制方案使闭环系统能够同时容忍执行器的卡死和失效故障。在每一步设计中采用一个模糊逼近器来逼近未知函数,其中包括系统函数和由故障引起的未知动态。然后基于Lyapunov稳定性理论设计自适应律在线调节逼近器的参数,使其可以自动补偿故障对系统的影响。最终得到的控制器能够在执行器发生卡死和失效故障的情况下利用未卡死执行器的有效部分保证闭环系统是稳定的,并且输出能够以指定的精度跟踪给定参考信号。仿真算例证实了该方法的可行性和有效性。

一类死区非线性系统的自适应模糊控制设计

为了实现对具有时变摄动死区非线性系统的跟踪控制,本文提出了一种基于自适应模糊逼近器的Backstepping控制方法。该方法通过将死区特性合理分解,并将自适应模糊逼近器嵌入到Backstepping设计步骤中,逐步递推得到控制律。所提出的控制方法适用于高阶非线性系统,并且不要求被控系统满足匹配条件;所采用的模糊逼近器是非线性参数化的,亦即不要求其模糊基函数是完全确定已知的,从而降低了对先验知识的依赖性。为了得到未知参数的自适应律,本文先应用Taylor级数展开式将具有非线性关系的未知参数相互分离,使其呈现线性关系,然后根据Lyapunov稳定性定理给出在线可调参数的自适应律。此外,所设计的自适应律是对与未知参数向量的范数相关的变量进行在线调节,这样可以有效减少需要在线调节的参数数量,从而降低了控制器的在线计算负担,提高了系统的响应速度和控制精度。本文给出的控制设计能够有效地克服死区特性对系统性能的影响,使得闭环系统所有信号均指数收敛到原点的指定邻域内,系统输出可以按给定的精度跟踪参考信号。最后,本文用一个仿真实例验证了所给控制方法的有效性。

叶片辊轧机调整机构摩擦补偿控制策略

针对非线性摩擦导致叶片辊轧机轧辊的左右调整机构调整精度降低的问题,提出一种基于自适应模糊摩擦逼近补偿的全局滑模控制策略。建立了含非线性摩擦模型的辊轧机左右调整机构动力学模型,基于改进的Lu Gre动态摩擦模型,采用自适应模糊摩擦逼近方法实现调整机构中摩擦的在线补偿,结合全局滑模控制保证系统在响应过程中具有一定的鲁棒性。利用Matlab/Simulink软件对控制过程进行跟踪仿真,并将本文控制策略应用于现场实际中,验证了本文方法的有效性,研究结果表明:控制策略可以实现系统轨迹的高精度追踪,本文方法可以很好地实现轧辊机左右调整机构的控制。