New adaptive quasi-sliding mode control for nonlinear discrete-time systems

A new adaptive quasi-sliding mode control algorithm is developed for a class of nonlinear discrete-time systems, which is especially useful for nonlinear systems with vaguely known dynamics. This design is model-free, and is based directly on pseudo-partial-derivatives derived on-line from the input and output information of the system using an improved recursive projection type of identification algorithm. The theoretical analysis and simulation results show that the adaptive quasi-sliding mode control system is stable and convergent.

永磁同步直线电机控制策略综述

从直线电机的原理与分类引入到目前永磁同步直线电机伺服系统的控制问题,分别从经典控制、现代控制及智能控制三个方面,介绍了目前直线电机伺服系统控制领域的现状与发展,还就目前较成熟的鲁棒H∞控制和滑模变结构控制进一步展开描述。

双Buck逆变器的双环滑模控制策略

针对传统电压电流双环控制下双Buck逆变器电压调整率和动态性能的问题,提出一种基于滑模控制的双环控制策略,其中电感电流参考量是输出电压误差经PI调节后得到的。选取电感电流误差、输出电压误差及其动态误差作为3个状态变量,以此建立滑模面函数,并对滑模控制器进行了设计。仿真和实验结果表明采用双环滑模控制的双Buck逆变器稳态精度高、谐波畸变率小、带负载能力强,相较于传统的双环控制,双环滑模控制具有更好的鲁棒性和动态性能。

基于滑模控制的四轮驱动电动汽车稳定性控制

根据四轮独立驱动电动汽车每个车轮转矩可以单独控制的特点,建立了用于稳定性控制的电动汽车理想的线性2自由度模型.选择质心侧偏角和横摆角速度作为稳定性控制的主要控制变量,运用直接横摆力矩控制方法,基于滑模控制理论,分别设计了以质心侧偏角、横摆角速度以及两者联合为控制变量的稳定性控制策略,并在Matlab/Simulink环境下进行了转向行驶以及移线行驶的仿真分析.结果表明,滑模控制下的质心侧偏角与横摆角速度联合控制策略能够将质心侧偏角控制在稳定范围内,并能够很好地跟踪车辆的期望横摆角速度.

基于EMB系统的整车ABS滑模变结构控制

相对于传统的液压式或气压式制动系统,电子机械式制动系统因具有结构简单、响应时间短以及制动效率高等优点正受到越来越高的重视.在设计出一套电子机械式制动装置模型的基础上,提出了一种适合安装有电子机械式制动系统的整车制动防抱死滑模变结构控制器.通过动力学仿真软件Carsim建立整车仿真模型,并与Simulink进行联合控制仿真.将仿真结果与传统的基于逻辑门限值控制的液压制动器制动性能进行比较,验证了滑模变结构控制方法在安装有电子机械式制动系统的整车制动防抱死系统上的有效性及制动性能的优越性.

电子节气门控制策略仿真研究

为缩短电子节气门控制策略的开发时间,优化内燃机汽车的动力性与排放性,建立了电子节气门系统数学模型,对其存在的非线性因素进行了分析,对比了PID控制策略、模糊控制策略及滑模变结构控制策略在电子节气门控制系统上的控制效果。利用Matlab/Simulink建立3种控制策略的仿真模型,实验结果表明,滑模变结构控制在控制精度和响应速度方面具有很好的控制性能,模糊控制的控制效果中等,PID控制效果相对较差但控制算法简单便于实现。

无刷直流电机的分数阶滑模控制器设计

为了提高无刷直流电机(Brushless DC motor,BLDCM)的抗负载扰动性能和鲁棒性,削弱传统整数阶滑模控制(Sliding model control,SMC)中的抖振现象,针对BLDCM调速系统设计了一种分数阶(Fractional order,FO)滑模控制器。采用分数阶滑模面,同时利用分数阶传递能量缓慢的特性对具有二阶滑模特性的快速幂次趋近律进行改进,有效地削弱了滑模变结构控制带来的系统抖振。仿真结果表明,相比于传统整数阶滑模控制,所提方法可使BLDCM调速系统具有较好的控制性能。

柔性臂杆、柔性关节空间机械臂T-S模糊轨迹跟踪及双柔振动并行综合控制

针对存在参数不确定和外界干扰的柔性臂杆、柔性关节空间机械臂追踪期望运动的问题,设计了基于T-S模糊模型的滑模鲁棒控制方案和双柔性振动并行控制方案。首先,设计了关节柔性补偿器以提高系统的等效关节刚度。其次,利用反馈线性化技术建立了系统追踪期望轨迹的误差动力学方程,通过对系统Lyapunov稳定性证明来选择滑模控制参数;简化并改进T-S模糊推理规则,提出了模糊滑模鲁棒控制方法,可解决滑模控制的抖振问题并具有计算量少、控制力矩小的优点。再次,提出了柔性臂杆振动模态的直接反馈控制方案,解决了双柔性并行综合控制的问题。最后,运用逐步仿真的方法,对比仿真结果,证实了所设计轨迹跟踪、双柔性并行综合控制方案的有效性和稳定性。

基于逐层预测模型的感应电机效率优化滑模控制

针对轻载时感应电机效率优化运行问题,减少转子磁链是一种有效的方法,但转子磁链受电动机参数变化的影响,为了切实保证感应电机运行效率最优,在不同的工况下得到合适的转子磁链给定值成了问题的关键。为了提高转子磁链的预测精度,本文提出了一种基于二叉树型分层神经网络的逐层预测模型。该模型通过逐层细化预测范围并选用多个相同结构的神经网络进行递推,在复杂的工况下得到合适的转子磁链给定值,实现系统效率最优。此外,为了提高效率优化过程中电机转速的响应速度,设计了一种基于新型趋近律的滑模变结构控制策略,从而保证系统轻载时运行效率高并且转速响应迅速。仿真和实验验证了方案的有效性。

多输入多输出离散系统的输出反馈滑模控制

针对一类多输入多输出非匹配不确定离散系统,在状态不完全可测的情况下,设计了输出反馈滑模控制器.首先利用Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式技术,给出了滑动模面函数方程,并进行了稳定性证明;其次,为了减弱离散指数趋近律的抖振现象,给出了基于幂次函数趋近律的控制律设计和理论分析过程,最后根据仿真结果验证了该设计方法的可行性和有效性.

非理想电网下双馈感应发电机谐振滑模控制

为了提高不平衡及谐波电网下双馈感应发电机(DFIG)的运行性能,提出静止坐标系下的谐振滑模控制策略.以输出定子有功/无功功率平稳为控制目标,通过在滑模控制的切换面方程中加入6倍频的谐振控制器,消除不平衡及谐波电网电压下DFIG功率跟踪的误差.分析所提控制策略的稳定性和收敛性.通过构建不平衡及谐波电压电网下的DFIG实验系统,采用提出的谐振滑模控制方法实现了DFIG输出有功功率及无功功率的平稳输出,验证了提出的谐振滑模控制与传统积分滑模控制相比具有更优越的稳态控制性能和动态响应能力.

基于电液比例的加热炉步进梁控制算法研究

步进梁起着在炉内运送钢坯的作用,它由固定梁和移动梁构成。由于移动梁与钢坯的总重量达数百吨,对其实施速度和位移的精准控制非常困难。运钢过程中常出现2种情况:1)电液比例方向阀的中位死区特性以及整个液压传动机构的机械延迟导致系统响应延迟。2)在经过等高位后,移动梁托起钢坯使得负载阶跃式增加,液压缸运动的速度出现较大静差,无法跟踪给定。针对以上问题,给出了一种基于闭环的模糊滑模控制方法,在MATLAB环境下与PID控制、等效滑模控制进行了比较研究。结果表明,模糊滑模控制有效地克服了步进梁在PID或等效滑模控制中容易出现静差大及速度振荡等问题,同时也克服了系统的载荷扰动及液压系统本身油液非线性带来的系统参数不确定性的问题,使系统的动静态性能均得到了大幅度提升。

基于快速非奇异终端滑模控制的矿用PMSM控制研究

为了提高矿用永磁同步电机(PMSM)调速系统的控制性能,利用滑模控制的优良特性,提出了一种适用于永磁同步电机的快速非奇异终端滑模控制器。构建了可在有限时间内快速收敛的快速非奇异终端滑模面,并避免了终端滑模面的奇异问题。在此基础上设计了一种新型永磁同步电机调速系统。

基于频域辨识模型的新型幂次趋近律滑模控制

针对刚柔耦合系统传统理论建模过程复杂、模型不准确问题,采用频域子空间方法来辨识实验系统中的电机模型和压电片模型。同时针对传统趋近律的到达时间较长以及抖振问题,提出一种新型幂次趋近律的滑模控制。理论分析表明在不影响抖振情况下可缩短到达时间和扩大传统幂次趋近律参数α的范围。考虑柔性梁振动特性对系统性能的影响,采用子滑模面的方法来设计滑模控制器。最终,实验结果表明所设计控制器能够实现对中心刚体角度的快速跟踪,并且能够快速抑制柔性梁的振动。

移相全桥的重积分间接滑模控制策略

为了改善移相全桥直流变换器的输出性能,提出一种重积分间接滑模控制策略.给出了移相全桥的动态模型,同时采用李导数给出重积分间接滑模控制器的设计过程.分析了间接滑模控制过程中的降阶现象;在三维相空间中描述了滑模存在域和滑动过程,并给出滑模系数的整定公式.仿真和实验结果表明,该控制策略可提升移相全桥变换器的鲁棒性和动态品质,在保留滑模控制优点的同时有效消除间接滑模控制导致的输出残差.

无轴传动系统多电机同步控制方法研究

为解决印刷设备可靠性差、印刷精度低、废品率高等问题,将多电机同步控制技术引入到了无轴传动系统中。对卷筒纸印刷机的结构和传动特点进行了分析,建立了永磁电机数学模型,设计了一种多电机速度同步控制系统;采用相邻交叉耦合控制策略,建立了跟踪误差和同步误差模型;设计了一种自适应滑模控制器,通过引入自适应变速趋近规律以及抖动消除方法,提高了系统的动态性能;利用Matlab仿真软件进行了实验分析。研究结果表明:电机之间同步误差可以控制在±0.01%以内,仅需0.05 s就能够进入稳定状态;多电机同步控制方法具有精度高、抗干扰性能好、收敛速度快等特点。

基于滑模算法的航空稳定平台控制

由于机载稳定平台工作中会受到飞机振动、风阻力矩等外界干扰因素的影响,导致探测设备出现指向不稳定、跟踪精度低等问题。研究了滑模控制算法在航空稳定平台上的应用,利用Matlab/Simulink建立了永磁同步电动机伺服系统的滑模控制仿真模型,通过仿真和在试验系统上测试,实验结果表明滑模控制算法与普通PI算法相比较,不容易受到外界干扰力矩的影响,具有较好的鲁棒性,在相同外界干扰的情况下可以保持较好的跟踪精度。

交流伺服系统摩擦力补偿和优化滑模仿真

低速稳定性是伺服系统的一个重要性能指标。低速下,摩擦力的扰动引起伺服控制系统的不稳定。首先建立了伺服系统的动力学模型。模型由线性部分和非线性部分组成,非线性部分主要由摩擦力等扰动组成,使用最小二乘支持向量机对摩擦力等非线性部分、不确定参数进行辨识。其次,建立了基于线性伺服控制系统和摩擦力模型的补偿控制系统,并提出使用改进的优化滑模控制算法,同时对采样时间周期提出了优化选择。仿真结果显示:使用支持向量机建立的摩擦力模型能够较准确地反映系统低速摩擦力情况,对系统的低速补偿效果良好。低速时,误差控制在0.5r/min;通过实验研究,使用了摩擦力补偿和优化滑模控制后伺服系统的低速性能得到了改善和提高,克服了低速爬行现象。

带有高阶滑模微分器的制导控制一体化设计

针对制导控制一体化模型中由于目标机动加速度难以测量的问题,提出了应用高阶滑模微分器,对导弹导引头获得的弹目相对运动信息进行微分,从而解算出目标加速度的方法。在最后开展了导弹六自由度仿真验证,将高阶滑模微分器得到的目标加速度与真实值进行对比,验证了方法的有效性。

一种有攻击角约束的三维有限时间导引律

为解决目标加速度信息未知且存在攻击角约束的三维末端制导问题,提出一种基于非线性观测器的有限时间导引律,使得弹目视线角可在有限时间内收敛至期望攻击角.首先,提出一类非线性观测器,利用导引系统中易测量的位置和速度等信息来估计目标加速度,理论分析给出了观测器稳定的充分条件;然后,利用目标加速度估计值,基于有限时间稳定理论和滑模变结构控制理论设计一种有限时间导引控制律,使三维末端导引系统的弹目视线角可以在有限时间内收敛到期望攻击角.通过分析观测误差对导引系统有限时间特性的影响,表明该方法满足工程实践需求;最后,分别对加速度为匀变速和变加速的两类变速目标进行了数值仿真,并与传统比例导引法进行了对比,仿真结果验证了所提方法的可行性与有效性.研究表明,利用非线性观测器可以稳定地估计目标加速度信息,进而利用该观测器给出的目标加速度信息设计滑模变结构有限时间三维导引律,利用该方法可以有效地解决三维末端制导过程中存在目标加速度信息未知且存在攻击角约束的难题.