四旋翼飞行器的自适应鲁棒滑模控制器设计

针对四旋翼欠驱动系统的姿态控制问题,提出一种自适应鲁棒滑模控制方法。对四旋翼系统实现了双环控制,内环为姿态控制,外环为位置控制。根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼系统的动力学模型,针对系统中的外部扰动和参数摄动等不确定性因素,设计了基于Lyapunov稳定控制算法,内环使用自适应鲁棒滑模控制;外环使用鲁棒控制。仿真和实验表明所提控制策略对外界扰动和模型的不确定性具有较强的鲁棒性。

非线性不确定系统的鲁棒滑模观测器设计

Walcott-Zak观测器虽然对系统的非线性/不确定性具有鲁棒性,但观测器的设计需要满足严格的假设条件,设计参数的选取需要计算大量不等式.针对当系统维数较高时,Walcott-Zak观测器难以设计,在Walcott-Zak观测器基础上,提出了一种鲁棒滑模观测器,基于设计新的控制策略,避免了Walcott-Zak观测器所必须满足的严格条件.其设计条件没有Walcott-Zak观测器苛刻,设计参数的选取不需要求解大量方程,同时能保证对系统的非线性/不确定性具有鲁棒性.通过设计滑模,可以调整观测器跟踪系统状态的收敛速度,使状态估计达到预期的指标.仿真结果验证了控制策略的有效性.

电子节气门鲁棒滑模控制仿真研究

针对电子节气门系统的非线性环节和外部干扰复杂多变的问题,结合电子节气门的结构特点,建立了电子节气门数学模型,提出了一种基于指数趋近律的非线性鲁棒滑模控制,并对其进行了控制仿真.实验结果表明,基于指数趋近律的滑模鲁棒控制不仅能满足快速到达期望节气门开度,实现高精度控制等要求,而且可以增强电子节气门系统对外界干扰的鲁棒性.

起重机吊重系统鲁棒滑模观测器设计

为了实现起重机吊重系统状态变量的观测,设计起重机吊重系统鲁棒滑模状态观测器,利用便于测量的小车位置信息或小车位置与速度信息,通过合理选取滑模参数矩阵和观测器增益参数矩阵,使观测器动力学矩阵是Hurwitz矩阵,不仅可以使观测器渐近地估计出全部系统状态变量,而且观测器对系统的外界有界干扰具有较强的鲁棒性。仿真结果表明:当选择小车位置信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约1.5s时渐近地趋于零;当选择小车位置和速度信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约3.5s时渐近地趋于零;观测器不仅对系统模型中的非线性不确定项具有鲁棒性,而且对不同形式的小车驱动力具有良好的适应性。

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).

LCL型光伏并网逆变器全局鲁棒滑模变结构双闭环控制

为有效抑制谐振峰值,精确跟踪并网电流,文章采用双闭环的控制结构对LCL型光伏并网逆变器进行控制,其中:内环引入滤波电容电流的比例-惯性反馈环节,能够抑制有源阻尼谐振;外环采用全局鲁棒滑模结构控制,跟踪给定的正弦参考电流,同时对外界干扰和参数不确定性具有全局鲁棒性。仿真结果表明,该方法在稳态、动态性能方面能够满足控制要求,对参数摄动具有全局鲁棒性,能够抑制电网电压的谐振信号,在跟踪效果和抗干扰方面优于常规的PI控制算法。

一种鲁棒滑模永磁同步电动机DTC控制

传统的永磁同步电动机直接转矩控制策略中存在转矩脉动大、有速度超调、抗干扰能力差等问题。为了解决和改善这些关键问题,将滑模控制理论与永磁同步电动机直接转矩控制技术相结合,设计了一种新型的速度滑模控制方法。仿真结果表明,所设计的方法既能有效减小转矩脉动、消除速度超调的问题,同时又兼备了滑模控制响应快、鲁棒性强的优点。

籽粒收获机割台液压系统鲁棒滑模控制研究与实验验证

为进一步提高玉米收获机自动控制性能及作业效率,针对割台高度调节准确度较差的问题,提出一种基于状态估计的改进趋近律优化滑模控制方法。与PID控制方法、传统滑模控制方法进行实验对比,验证了该鲁棒滑模优化控制方法有效提高了液压系统的控制精度,增强了控制系统的鲁棒性,为玉米收获机自动调高装置控制策略研究提供参考。

基于鲁棒滑模控制的水下航行器运动控制仿真研究

基于水下航行器六自由度空间运动模型,研究应用非线性鲁棒滑模控制方法的自动操纵控制方案。对水下航行器在分离式尾舵且首舵收回状态下的操纵控制方案进行仿真试验,通过数值仿真分析验证所提出算法的有效性。

基于鲁棒滑模策略的电机伺服系统内模控制

在模型不确定性和干扰状态下建立了基于鲁棒滑模策略的改进内模控制模型。这种控制模型的特征表现为,将内模控制策略和滑模控制结合起来,在模型不确定条件下也可以高效控制,且系统的抗干扰性能显著提升。另外由于引入了二自由度增强型内模控制,大大提升了对未知扰动的鲁棒性。仿真与实验研究结果发现,建立的这种控制器跟踪精度和稳定性高,且在模型不确定和受扰条件下,也表现出良好的鲁棒性。

基于Sigmoid函数的机器人鲁棒滑模跟踪控制系统设计

为了保证机器人能够在保持稳定的情况下,按照规划轨迹执行工作任务,从硬件和软件两个方面,设计了基于Sigmoid函数的机器人鲁棒滑模跟踪控制系统。装设机器人传感器与状态观测器,改装机器人鲁棒滑模跟踪控制器,完成系统硬件设计;综合机器人结构、运动机理和动力机制3个方面,构建机器人数学模型;根据状态数据采集结果与规划轨迹之间的偏差,计算机器人跟踪控制量;依据滑模运动与切换方程,利用Sigmoid函数生成机器人鲁棒滑模控制律,将生成控制指令作用在机器人执行元件上,实现系统的鲁棒滑模跟踪控制功能;在系统测试与分析中,所设计控制系统的平均位置跟踪控制误差为0.93 mm,与设定轨迹目标基本重合,机器人姿态角跟踪控制误差为0.06 mm,具有较好的鲁棒滑模跟踪控制效果,能够有效提高机器人鲁棒滑模跟踪控制精度。

基于全局鲁棒滑模PMSM自适应模糊控制

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,以PMSM的工作原理为基础,建立了内埋式PMSM的数学模型。基于全局鲁棒最优滑模(GRO-SMC)鲁棒性强的优点,提出了基于全局鲁棒控制器的采用旋转高频电压注入法对电机转速进行估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高、低速工况下的运行特点。实验结果表明,基于全局鲁棒最优滑模设计的PMSM无速度传感器鲁棒控制系统可获得较高的电角度估计精度。

不确定分布时滞系统的全局鲁棒滑模控制

针对在状态时滞和分布时滞中同时存在不确定性因素以及外部干扰的一类复杂分布时滞系统,设计了一种滑模控制器,以期实现全局鲁棒。首先,为了消除趋近模态,设计的滑模面包含状态初始条件和积分项,保证了全局鲁棒。其次,为保证滑模稳定,其充分条件通过构造Lyapunov泛函,转化成LMI的形式,方便求解。最后,根据滑模面的信息构造自适应律,克服了外部扰动的影响。根据设计的控制器进行Simulink建模,结果具有鲁棒性,降低了抖振。

一种新颖的鲁棒模糊滑模观测器设计及干扰重构方法

针对一类由T-S模糊模型描述的不确定非线性系统,提出一种新颖的鲁棒模糊滑模观测器设计和干扰重构方法.首先,给出一种T-S模糊模型的等价形式.其次,在考虑滑模匹配条件不满足、状态不可测的情况下,利用高增益估计器构造辅助变量.为避免其峰化问题,提出基于高增益估计器的鲁棒滑模观测器.然后,基于所提出的等价形式,给出一类不确定非线性系统的鲁棒模糊滑模观测器设计方法.并证明其不但对系统的未知干扰具有鲁棒性,而且能保证状态估计残差在有限的时间内收敛于任意小的邻域,并可应用等价输出误差介入原理重构出系统的干扰.最后,将该方法应用于双关节机械臂的控制仿真实验.结果表明所提方法的有效性.

基于鲁棒反演滑模法的电力系统混沌控制

在某些条件下,电力系统将会产生混沌振荡,从而影响互联电网的稳定性,造成严重的安全事故。文中通过对简单互联电力系统的时序图、相图及最大李雅普诺夫指数图进行分析,肯定了其存在的混沌现象。同时设计了一种鲁棒反演滑模法对系统的混沌振荡进行抑制,使其能够迅速地收敛于目标。仿真结果进一步证明该方法能够有效性,对保障电力系统运行的稳定性具有良好价值。

并网光伏逆变器鲁棒分数阶滑模控制设计

本文设计了一款基于扰动观测器的鲁棒分数阶滑模控制(POFO–SMC)来实现光伏逆变器的最大功率跟踪(MPPT).首先,将光伏逆变器的非线性、参数不确定性以及未建模动态聚合成一个扰动,并通过扰动观测器对其进行在线估计.随后,采用分数阶滑模控制(FOSMC)对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下全局一致的控制性能.同时,POFO–SMC采用扰动实时估计而非传统滑模控制(SMC)中所使用的扰动上限值进行补偿,因此可有效解决传统SMC过于保守的缺点,使得控制成本更为合理.最后,POFO–SMC无需精确的系统模型,仅需测量光伏逆变器的q轴电流和直流侧电压,因此易于硬件实现.本文进行了两个算例的研究,即光照强度变化和电网电压跌落.仿真结果表明,与传统PI控制、反馈线性化控制(FLC)、SMC和FOSMC相比,POFO–SMC在各类工况下均具有最好的动态特性及最高的鲁棒性.基于dSpace的硬件在环实验(HIL)验证了其硬件可行性.

基座弹性影响下空间站柔性关节机械臂的鲁棒自适应滑模控制及双重弹性振动主动抑制

讨论了基座存在弹性情况下,载体位置、姿态均不控的空间站柔性关节机械臂系统控制问题。利用拉格朗日方法结合动量守恒定律,建立了弹性基座空间站柔性关节机械臂系统动力学方程。以此为基础,依据级联控制法,将系统分解为弹性基座刚性臂子系统和关节柔性电机转子子系统。对于弹性基座刚性臂子系统,为了主动抑制弹性基座柔性振动,运用虚拟力的概念,构造同时反映柔性模态和刚性运动轨迹的混合期望轨迹,通过改造原有的控制方案,提出基于虚拟力概念的鲁棒自适应滑模控制器控制策略,由于运用了虚拟力的概念,从而仅通过设计一个控制输入便可同时保证刚性轨迹跟踪并对载体基座的弹性振动进行主动抑制,更适应于空间站柔性关节机械臂系统的实际应用。同时,针对系统参数未知的情况,利用级联控制方法能够有效地抑制柔性关节的振动。理论分析及仿真算例均表明了控制方法的可行性。

H_∞滑模鲁棒励磁控制器设计

电力系统的鲁棒励磁控制模型具有非线性和不确定性等特点。并且,其不确定性不满足匹配条件。该文结合反馈线性化、H干扰抑制和滑模变结构控制,利用反馈线性化技术, 将鲁棒励磁控制模型转化为线性不确定模型;利用H干扰抑制技术, 获得了具有抑制不满足匹配条件干扰能力的动态滑动模态;利用滑模变结构控制,获得了具有完全抑制满足匹配条件干扰的控制律。并设计了H滑模鲁棒励磁控制器。仿真结果表明:文中所设计的控制器能够有效地稳定电力系统。

RCLSJ约瑟夫森结混沌系统的鲁棒自适应滑模控制

讨论了具有不确定参数和外界扰动的非线性电阻-电容-电流分路结模型(RCLSJ)混沌系统的广义控制问题。基于Lyapunov稳定性理论和滑模变结构控制方法,设计了鲁棒自适应滑模控制器,使得RCLSJ混沌系统能以任意比例因子追踪期望的参考信号。该方法不需要预先知道不确定参数和外界扰动的上下界,在控制器中引入一类简单的自适应律,用以在线估计参数和界值。该控制方法对参数不匹配和外界扰动具有较强的鲁棒性。数值仿真表明了该方法的有效性。

近水面小型水下航行器鲁棒反推滑模深度控制

小型水下航行器的近水面运动状态易遭受波浪扰动影响,致使其航行控制精度降低。为抑制波浪干扰,在建立小型水下航行器纵向模型的基础上,应用鲁棒反推滑模控制方法设计了深度控制器,建立了近水面波浪扰动模型和深度控制仿真模型,采用Matlab/Simulink对深度控制方法进行了仿真。仿真结果表明,所设计的控制器超调量小,调整时间短,鲁棒性强,在实际应用中易于实现。该研究为解决小型水下航行器深度控制中的波浪干扰问题提供了理论依据和技术支撑。