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).

基于鲁棒自适应的减震阻尼器试验台加载位移跟踪控制

减震阻尼器是用于建筑、桥梁、风电、管道等领域减震的核心零部件,减震阻尼器试验台是测试减震阻尼器动/静态特性的试验装置。针对减震阻尼器试验台在位移加载时实际位移与期望位移跟踪误差较大的问题,建立试验台液压伺服位移控制系统数学模型,设计鲁棒自适应控制器,并基于李雅普诺夫理论验证控制器的稳定性,提出一种基于鲁棒自适应的位移跟踪控制方法。搭建Simulink与AMESim联合仿真模型,对试验台电液伺服系统的控制方法进行仿真分析;搭建试验台并对比验证鲁棒自适应控制器与传统PID控制器的控制性能。结果表明:鲁棒自适应控制器具有较强的抗干扰能力,跟踪误差较PID控制器减少了55%,响应速度提高了66.7%,较大程度提高了试验台加载系统的位移跟踪控制精度。

柔性机械臂的鲁棒自适应跟踪控制研究

针对柔性机械臂的非线性动态特性及外部扰动问题,提出一种鲁棒自适应跟踪控制策略。首先,基于拉格朗日方程推导出柔性机械臂的动力学模型,分析摩擦力与时变扰动对系统性能的影响。其次,为了实现高精度的轨迹跟踪控制,采用反步控制方法设计逐步递推的控制律,并结合扰动观测器实时估计外界扰动。自适应律用于动态调整控制增益以提高系统的健壮性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真实验,验证该控制策略在处理复杂非线性耦合和外部扰动时的有效性。实验结果表明,所提方法在跟踪精度、误差收敛速度和抗干扰能力方面优于传统非线性比例-微分(Proportional Derivative,PD)控制器,证明了该控制器的高效性和应用潜力。

基于双环自适应滑模的移动机器人轨迹跟踪控制

为了提升移动机器人轨迹跟踪精度,针对传统双环控制内外环协调性差、抗扰性弱的问题,文章提出双环自适应滑模的控制方法。为消除传统滑模控制(sliding mode control, SMC)方法中的趋近阶段,设计新型时变积分终端滑模控制器以保证系统状态始终位于滑模面,并通过控制器参数调节实现内环姿态误差和外环位置误差的快速收敛;构建基于势垒函数的增益调控方法,保证在扰动上界未知的情况下有效地抑制状态抖振,提高轨迹跟踪系统的抗干扰能力。对所提方法进行的验证分析结果表明,相较于现有的双环控制方法,该文轨迹跟踪控制方法精度更高、鲁棒性更强。

基于滑模自适应鲁棒控制的四旋翼飞行器轨迹跟踪

针对四旋翼飞行器的稳定性在实际应用环境中会受到不同程度的破坏,不易对其进行高精度轨迹跟踪,提出一种滑模自适应鲁棒控制算法。系统整体采用内外环控制思想,将位置部分作为外环子系统,将姿态部分作为内环子系统,对两部分分别进行控制器的设计;通过运用李雅普诺夫稳定性分析判断控制算法是否能够使系统最终达到渐进稳定;最后进行仿真和实验研究,通过仿真和实验结果证明了此算法的有效性和优越性。

一种基于反步法的鲁棒自适应终端滑模控制

针对不确定严格反馈块控非线性系统,提出了一种基于反步法的鲁棒自适应终端滑模变结构控制方法.系统的未知不确定及外界干扰由模糊系统在线逼近,利用反步法设计了变结构控制的终端滑模面,并由此得到了鲁棒自适应终端滑模控制器,使系统的跟踪误差在有限时间内趋于给定轨迹的任意小的邻域内.通过Lyapunov定理证明了闭环系统所有信号最终有界.对某战斗机6自由度机动仿真结果表明,该方法具有强鲁棒性.

电液伺服系统的多滑模鲁棒自适应控制

针对一类参数与外负载非匹配不确定的非线性高阶系统,提出了一种基于逐步递推方法的多滑模鲁棒自适应控制策略.应用逐步递推的多滑模控制方法简化了高阶系统的控制问题,同时在自适应控制中加入鲁棒控制的方法,以消除不确定性对控制性能的影响.首先利用逐步递推方法与状态反馈精确线性化理论,得出确定系统的多滑模控制器设计方法;然后基于Lyapunov稳定性分析方法,给出不确定系统的参数自适应律,及鲁棒自适应控制器的设计方法.本文把该控制策略应用到电液伺服系统的位置跟踪控制中,仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪效果.

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。

输入力矩受限的机器人鲁棒自适应跟踪控制

在输入力矩受限的情况下,提出一种全新的简单鲁棒自适应跟踪控制算法,当参数的估计范围包含其真实值时,证明了闭环系统的渐近稳定跟踪;当有干扰存在,常规参数估计自适应控制算法不能实现稳定控制时,本算法仍然使系统稳定,在本算法中,所估计的参数在跟踪控制律前馈项中表现为非线性,这是区别于常规参数估计自适应算法的一个最重要特征。因此本算法控制器的设计更有灵活性,另一方面获得更好的控制品质和鲁棒性,特别是对参数域估计误差即参数范围估计错误的强鲁棒性,均为仿真算例所验证。

一种简单的机器人鲁棒自适应轨迹跟踪控制算法

针对不确定性存在情况下的机器人轨迹跟踪 ,提出了一种鲁棒自适应轨迹控制算法 .控制算法是全局按指数收敛的 ,不需要知道机器人动力学模型 ,结构简单 ,计算量小 ,能使轨迹误差收敛到一任意小的区域内 .利用Lyapunov直接法分析了控制算法的稳定性和鲁棒性 .两关节直接驱动机器人的实验研究验证了算法的有效性 .

高阶滑模控制在非完整移动机器人鲁棒输出跟踪中的应用

给出了移动机器人鲁棒输出跟踪的高阶滑模控制器 ,它不仅可以削弱滑模控制系统的抖振问题 ,还对系统存在的不确定性具有良好的鲁棒性 .

多机电力系统自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制

设计了多机电力系统发电机励磁的自适应鲁棒Terminal滑模控制器,将L2增益干扰抑制、自适应逆推法、Terminal滑模控制相结合,可以自适应估计发电机的不确定阻尼系数,对扰动具有鲁棒性。给出了控制器的设计过程。针对2区域4机系统的仿真结果表明,所设计的自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制器能够快速抑制功率振荡,有效提高电力系统的暂态稳定性,并保持机端电压的恒定。

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应跟踪控制

针对一类带有符号未知不确定虚拟控制增益函数的不确定非线性受扰动系统,提出一种鲁棒自适应控制算法.该算法将Nussbaum增益技术融入backstepping设计方法之中,不仅能够保证闭环系统的信号是全局一致最终有界的,使得跟踪误差收敛到零的一个较小邻域;而且,闭环系统的控制性能可以通过适当的选择设计参数而得到保证.另外,该算法还能克服在现存文献中普遍存在的控制器奇异值问题.计算机仿真结果验证了控制器的有效性和良好性能.文章突出的贡献是拓宽了backstepping设计方法的应用范围,同时提供了一种系统化高、实用性强的设计方法.

改善含风电场虚拟惯量互联电力系统稳定性的自适应鲁棒滑模控制策略

在以风电为代表的可再生能源大规模接入传统电力系统的背景下,非同步机电源与同步机电源之间的耦合作用以及风电出力的不确定性,使互联电力系统稳定性控制面临复杂的运行场景。针对该问题,基于功率平衡原理建立考虑双馈风电机组虚拟惯量影响的同步发电机组等效转子运动模型,将系统参数协调性及故障因素统一表达为等效惯量参数摄动及有界的不确定扰动;运用滑模变结构方法,结合等效惯量和等效阻尼的可变性及可控性,提出一种自适应鲁棒滑模控制策略以改善互联电力系统的动态稳定性。理论分析和仿真结果表明,与传统的虚拟惯量控制方法相比,所提控制策略能够更好地抑制频率振荡,降低频率变化率以及相对功角振荡幅度。

基于神经网络的鲁棒自适应滑模迭代学习控制

对一类不确定非线性系统 ,包括不确定性机器人 ,提出一种自适应鲁棒迭代学习控制方案 .学习控制用于学习周期性的系统不确定性 ,自适应滑模控制用于抑制非周期性系统不确定性 ,并且利用RBF神经网络自适应学习系统不确定性的未知上界 ,对不确定性系统动态和有界输入扰动具有鲁棒性 .通过Lyapunov直接方法 ,确保了对每次迭代闭环系统是一致有界的 ,并且沿着迭代次数的增加 ,跟踪误差渐近收敛于零 .仿真结果表明了该方案的有效性 .

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。

多输入多输出微振动系统的混合鲁棒自适应控制

Q参数化方法在结构振动自适应控制领域的应用中体现出明显优势.本文针对多输入多输出(MIMO)结构振动主动控制系统,利用Q参数化方法的优势,基于无限冲激响应(IIR)滤波器,提出了一种结合前馈控制与反馈控制的MIMO混合鲁棒自适应控制方法.同时,给出前馈,反馈MIMO鲁棒自适应控制方法的详细推导过程,给出混合MIMO鲁棒自适应控制方法的推导和稳定性,收敛性分析.在此基础上,通过构建三自由度微振动主动振动控制实验系统,针对单频窄带和双频窄带扰动展开了对比实验分析,相关的实验结果验证了本文所提出MIMO混合鲁棒自适应控制方法的可行性和有效性.

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应ε-输出跟踪控制

针对一类不确定非线性系统,讨论了鲁棒自适应ε 输出跟踪问题.利用Backstepping方法设计了一种自适应光滑状态反馈控制器,使系统输出跟踪给定的C1参考输出信号.在参考信号及其导数均有界的条件下,得到了全局ε 输出跟踪,且闭环系统所有信号均全局一致有界.仿真结果表明了该设计方法的有效性.

鲁棒参数自适应微振动控制算法

递推最小二乘(Recursive Least Squares,RLS)算法因其简单、快速的特点,在微振动自适应控制领域被广泛应用。由于微振动主动控制系统中扰动环境的特殊性及复杂性,需要重点考虑微振动控制中所采用的参数自适应算法在参数估计过程中的鲁棒性。针对多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)微振动主动控制系统,基于无限冲激响应(Infinite Impulse Response,IIR)滤波器,提出一种结合死区和归一化的MIMO鲁棒参数自适应算法,并给出其详细的算法推导与收敛性分析。在此基础上,通过构建三自由度微振动主动振动控制实验系统,针对单频窄带扰动、双频窄带扰动展开了对比实验分析,相关的实验结果验证了所提出鲁棒参数自适应算法的可行性和鲁棒性。

一种鲁棒的自适应跟踪控制器:稳定性和瞬态性能

对于系统 (R(s) +μΔ(s) ) y =Z(s)u +d ,通过把基于backstepping控制律和规范化自适应律结合起来设计了一种鲁棒的自适应跟踪控制器 ,这种控制器同时具有这两种设计方法的优点 .证明了闭环系统的所有信号有界 ,同时跟踪误差满足∫t+Tt ｜e(τ)｜2 dτ≤c(‖^bm‖2 ∞ +σ +μ2 +d0 2 )T+c.进一步 ,若bm 已知 ,则 |e|≤O 1λ( m +d0 ) + mc01d0+1f0+o(1) .