3-RPS并联机构SMC控制系统仿真

由于并联机构难以建立相应的Jacobian矩阵,运用微运动法构建3-RPS并联机构构型的Jacobian矩阵,避免在矩阵中出现超越方程组,并通过SolidWorks建立机构的三维模型,并采用SimMechanics转化为机构仿真模型,分别设计PID控制器与滑模变结构控制器进行仿真。根据Lyapunov定理,求证SMC控制的稳定性。结果表明,对于并联机构控制仿真,SMC控制器能更加快速地趋近于稳定状态,并且稳定收敛性要好于传统PID控制,滑模变结构控制优于传统PID控制。

基于PSO的永磁同步电机SMC控制研究

为提高永磁同步电机(PMSM)滑模变结构控制(SMC)系统动态响应性能,采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对永磁同步电机SMC参数进行优化,给出该算法的具体实现步骤,设计了永磁同步电机控制系统,并对系统进行仿真分析与实验研究。通过仿真实验,该系统的超调量、系统稳定性等性能得到明显提高,实验的有效性得到验证。

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SMC控制器的奶牛步态模拟装置的设计

为了准确掌握奶牛跛行后的运动特征、继而设计奶牛单腿步态模拟装置,笔者以SMC控制器作为运动控制核心,通过对电机的控制实现奶牛单腿运动步态的模拟,并结合美国Tekscan公司生产的Walkway(压力测量步道)进行运动控制系统的稳定性研究。结果表明:运动控制系统的控制性能良好,控制精度高,位置控制准确。说明该奶牛单腿步态模拟装置用于奶牛腿部运动模拟控制是可行的。

不同重力条件下含铰间间隙空间机械臂PD~μ-SMC轨迹跟踪控制

研究了重力对含铰间间隙空间机械臂的轨迹跟踪控制的影响。针对空间机械臂在安装、调试阶段处于地面重力环境,在应用过程中处于空间微重力环境,重力环境的改变会使得在地面设计、装配、调试好的控制器在空间应用时达不到良好的控制精度和效果的问题,设计了不需被控对象模型的分数阶PD滑模控制器(PDμ-SMC)对含铰间间隙空间机械臂进行控制,并基于李亚普诺夫理论证明了渐近稳定性。仿真结果表明该控制策略能有效地抑制外部干扰,实现含铰间间隙空间机械臂在不同重力环境及存在外部扰动情况下仍然能对期望轨迹进行准确快速跟踪。

SMC智能电动机控制器在碳酸盐泵起动电路中的应用

结合工程实例,阐述了现场某乙二醇装置的碳酸盐泵控制电路改造过程中加装了SMC智能电动机控制器,由于参数设置不当导致后来发生停机事故。根据现场概况,分析故障现象及测试措施,最后给出了改进方案。

基于新型趋近律的智能无人车辆线控转向系统滑模控制

路径跟踪是智能无人车辆的关键技术之一,其中,对线控转向系统的精确控制是影响智能无人车辆路径跟踪精度的重要因素.为提升线控转向系统在未知扰动下的转角动态响应性能和路径跟踪精度,本文基于一种新型趋近律设计了改进滑模控制方法并应用于线控转向系统.首先,考虑模型不确定、系统摩擦和齿条力建立线控转向系统数学模型.然后,分析得到滑模趋近律的设计原理,通过设计参数调节函数构建了一种新型滑模趋近律实现趋近速度的动态调节,并对比分析了其在离散形式下的性能.最后,针对线控转向系统,设计改进滑模控制方法.仿真和试验结果表明,改进滑模控制方法能够改善线控转向系统对转角的动态响应性能,提高路径跟踪精度.

无模型坐标补偿积分滑模约束的自动驾驶汽车轨迹跟踪控制

为了解决四轮自动驾驶汽车轨迹跟踪的复杂控制问题,提出一种新的全格式无模型自适应坐标补偿积分滑模约束控制方案。控制方案只需要自动驾驶车辆轨迹跟踪的I/O数据,不涉及车辆模型信息,即前轮转角输入数据和车辆横摆角输出数据。因此,该方案对于不同车型均能实现轨迹跟踪控制。在轨迹跟踪过程中只针对车辆横摆角进行控制易造成跟踪轨迹偏差,本文在全格式无模型自适应控制的基础上加入坐标补偿算法;为了提高系统在运行过程中的鲁棒性,加入积分滑模控制;为了应对在滑模控制过程中系统运行在饱和区域,设计了动态补偿,使轨迹跟踪系统运行在滑模控制的线性区域。最后,对无模型自适应积分滑模约束控制方案、原型无模型自适应控制算法和PID算法进行仿真比较。仿真结果表明,所提算法比传统控制方法具有更好的控制性能,跟踪波动误差在0.09%以内,稳定时间在0.5 s以内,跟踪曲线平滑。

SMC智能电动机控制系统在出口钻机上的应用

石油钻机各负载启动时会造成电压波动,对发电机组和其他用电设备损伤较大。为此,采用软启动器控制电动机的启动。由PLC控制的SMC智能电动机软启动控制系统可实现系统的故障诊断与分析,实行多种驱动方案,使系统的可靠性显著提高。在出口钻机上的应用表明,SMC智能电动机控制系统运行可靠,工作效率高;没有出现由于故障造成的钻机停钻事故。使用该系统后,每年每台设备维护费用降低50%左右,延长了电动机的使用寿命,使设备的运行成本大大降低,取得良好的社会效益和经济效益。

基于MATLAB的3-RPS并联机构控制系统仿真

针对传统螺旋法求解并联机构Jacobian矩阵的缺陷,提出了一种基于并联机构微运动分析的微位移法.该微位移法在求解过程中可避免求解超越方程组的难题,且得到的Jacobian矩阵为非奇异方阵.同时,针对并联机构传统控制器轨迹跟踪精度低的问题,设计了一种基于并联机构动力学方程和比例切换控制律的滑模变结构控制器(SMC).首先,建立机构的MATLAB/SimMechanics仿真分析模型,采用微位移法求解并联机构的Jacobian矩阵,为控制系统提供理论参考输入值.其次,设计SMC控制器,运用Lyapunov函数证明控制器的稳定性;最后,分别建立机构PID控制和SMC控制系统的MATLAB/Simulink框图,对其进行仿真分析与对比.结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的精度高,稳态误差小,且鲁棒性强,响应速度快,从而验证了SMC控制的有效性.

3-RPC并联机构微运动分析及控制仿真

采用微运动法求解并联机构的Jacobian矩阵,可避免传统螺旋法解超越方程组的难题,且得到的矩阵是非奇异方阵。基于3-RPC并联机构模型,运用微运动法求解机构的Jacobian矩阵,将其作为控制系统的输入输出理论参考值。建立机构的Solid Works三维模型,并转化为Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型。基于比例切换控制律设计滑模变结构控制器(SMC),采用Lyapunov函数证明SMC控制器的稳定性,分别建立PID控制器和SMC控制器的Matlab/Simulink系统框图并进行仿真分析与对比,结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的高,且响应速度快,鲁棒性强,从而验证了SMC控制的有效性。

基于嵌入式系统和CAN总线的检修机械臂控制系统

以蒸汽发生器六自由度检修机械臂为应用背景,给出六自由度检修机械臂的硬件体系结构和上下位机软件设计方法。本设计方法在检修机械臂控制系统的设计开发中取得了良好的效果。

基于滑模变结构控制的气浮工作台定位精度仿真分析

气浮轴承存在明显的非线性的特性,而精密工作台又要求较高的精度,传统的PID控制方法较难满足系统定位精度的要求。在分析精密气浮平台工作原理的基础上,建立了气浮工作台直线运动的数学模型和基于滑模控制(SMC)的系统控制模型,并进行了参数分析和研究。研究结果表明,在受外界干扰较大,且存在较大非线性情况下,工作台仍能达到较好的定位精度,实现几十纳米的定位控制精度,证明了SMC控制器具有较好的鲁棒性。参数分析结果显示,气浮阻尼的存在有利于提高平台的定位精度。

基于连续滑模控制的主动队列管理算法及仿真

基于一种改进的滑模控制器提出了一种主动队列管理(AQM)算法。采用连续的滑模控制(SMC)方案来取代不连续的切换控制,消除了滑模控制中存在的抖振现象从而使队列跟踪性能得到改善。对于网络模型的不确定性、网络参数的时变性及非TCP适应流所引起的网络抖动该算法具有很强的鲁棒性。仿真结果表明该方法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时使队列振荡最小,结果也表明在网络条件变化的情况下,该算法优于传统的PI控制和传统的滑模控制。

伺服系统的复合自适应滑模控制

对于采用自适应方法的鲁棒跟踪控制系统,初始参数估计误差、参数突变、非持续激励等因素均可引起瞬态过程。瞬态性能的好坏对跟踪误差峰值及恢复时间有较大影响,是实现高性能跟踪控制的关键,而目前典型设计多采用直接自适应方法,其较差的瞬态特性制约了跟踪性能的进一步提高。针对该问题,以交流伺服系统为研究对象,将直接自适应、间接自适应及滑模控制相融合,提出一种基于有界增益遗忘最小二乘法的复合自适应滑模控制(CASMC)策略,Lyapunov分析表明该策略可实现持续激励条件下跟踪误差和参数估计误差在较大范围内的指数收敛,瞬态特性较清晰。最后,以某型火炮的方位轴伺服系统为应用背景进行仿真实验,结果显示,该控制策略在瞬态过程的误差峰值和持续时间方面均有显著改善,提高了伺服系统的跟踪性能。

模糊-变结构控制在汽车发动机转速控制中的应用

变结构控制具有良好的鲁棒性,但是在实际应用中往往会引发抖振.本文采用模糊 滑模变结构的控制方法,解决滑模变结构控制在汽车发动机转速控制中出现的转速抖振现象.首先,在变结构控制变量的基础上引入模糊控制分量;其次对模糊控制分量进行了设计、计算;最后利用MATLAB软件进行了计算机仿真.仿真结果表明发动机转速抖振幅度只有原来的10%,控制变量的切换频率只有原来的15%左右.

基于MPC导引律的AUV路径跟踪和避障控制

针对欠驱动自主水下航行器(AUV)的三维直线路径跟踪和避障控制,基于级联控制策略设计了运动学和动力学控制器。首先,在设计运动学控制器时考虑了纵倾和艏摇角速度存在的约束,应用模型预测控制(MPC)设计了最优导引律。然后,考虑了推进器转速和舵角的饱和,应用滑模控制(SMC)技术设计了动力学控制器,从而保证了系统的鲁棒性。最后,通过仿真实验与基于视线法(LOS)导引律的传统控制方法进行了对比。仿真结果表明:所提方法不仅可以改善欠驱动AUV对三维直线路径的跟踪效果,而且可以有效减少舵角的饱和现象。

基于模糊调节滑模面的TCP拥塞控制算法研究

基于模糊自适应滑模控制提出了一种拥塞控制算法。该算法通过模糊调节滑模表面使队列跟踪性能得到改善,对于网络模型的不确定性、网络参数的时变性以及非TCP适应流所引起的网络抖动该算法具有很强的鲁棒性。仿真结果表明该方法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时使队列震荡最小,结果也表明在网络条件变化的情况下,该算法优于模糊控制和变结构控制。

三维攻击角度约束部分制导控制一体化设计

针对侧滑转弯(STT)导弹带有攻击角度约束的机动目标拦截问题,提出一种基于自适应终端滑模动态面控制的三维部分制导控制一体化(PIGC)设计方法。首先,建立了针对机动目标拦截的侧滑转弯导弹三维部分制导控制一体化设计模型,且不需要导弹速度微分体轴系分量信息。然后,使用终端滑模控制理论构建误差向量与虚拟控制量,达成精确拦截与攻击角度约束的控制目的;引入有限时间非线性收敛扩张状态观测器(ESO)来在线估计系统不确定性;设计自适应算子与自适应更新律对观测器的估计误差进行补偿,以提高方法的鲁棒性。最后,三维空间拦截仿真校验了方法在提高拦截精度与增强角度约束收敛性能的有效性。

柔性串联机械臂的模糊自适应滑模控制系统设计

针对柔性串联机械臂传统控制方式的轨迹跟踪精度存在误差较大的缺陷,文章提出了一种结合柔性串联机械臂弹性动力学方程和模糊自适应滑模控制(sliding mode control,SMC)的控制方法。采用运动弹性动力学(kineto-elastic-dynamics,KED)法,结合系统的约束方程,建立了机械臂的弹性动力学方程,为系统提供控制对象模型;将模糊自适应算法与SMC控制器相结合,设计出一种新型SMC控制器,并运用Lyapunov函数验证该新型SMC控制器的稳定性;基于S-Function函数,建立机械臂的Matlab/Simulink仿真框图,对机械臂进行仿真分析。结果表明,模糊自适应SMC控制器具有轨迹跟踪精度高和稳态误差小的特点,验证了新型SMC控制器的有效性。