Improved Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control of Unmanned Underwater Hovering Vehicle

An improved nonsingular fast terminal sliding mode manifold based on scaled state error is proposed in this paper.It can significantly accelerate the convergence rate of the state error which is initially far from the origin and achieve the fixed-time convergence.In addition,conventional double power term based reaching law is improved to ensure the convergence of sliding state in the presence of disturbances.The proposed approach is applied to the hovering control of an unmanned underwater vehicle.The controller exhibits both fast convergence and strong robustness to model uncertainty and external disturbances.

多源扰动下光电跟踪系统连续非奇异终端滑模控制

针对多源扰动下的光电跟踪系统,提出一种基于有限时间扰动观测器的连续非奇异终端滑模控制方法.首先,通过扰动观测器在有限时间内估计出集总扰动并用于快速幂次趋近律的设计,利用非奇异快速终端滑模面和等效控制方法,得出连续有限时间控制律.采用Lyapunov稳定性方法进行了严格的有限时间收敛证明.其次,对2–DOF光电跟踪系统进行建模,分析影响控制精度的多源干扰因素,并进行控制律设计.最后,结合实际工作环境进行仿真与实验研究,论证算法的有效性.结果表明,提出的控制方法可使得系统输出即使在多源扰动存在情况下,也可在有限时间内快速收敛到平衡点,提高了光电跟踪系统的抗干扰能力与稳态控制精度.

P-ECHPS自适应非奇异快速终端滑模控制器设计

以永磁转差离合器式电控液压助力转向系统(P-ECHPS)为研究对象,建立了其关键部件永磁转差离合器(PMSC)调速模型及P-ECHPS各子系统模型。针对P-ECHPS系统在转向过程中存在多种不确定性因素且要求响应速度快的特点,采用非奇异快速终端滑模与自适应控制相结合的方法,对PMSC进行调速控制,进而实现对P-ECHPS系统助力的控制。仿真分析结果表明,该方法能确保PMSC输出转速快速地跟踪理想转速,收敛速度比滑模控制和非奇异终端滑模控制分别提高了近82.9%和66.7%,具有很强的鲁棒性,较好地实现了可变助力特性。

直驱永磁风电机侧的新型终端滑模控制设计

为提高直驱永磁风电机侧变参数最大功率追踪性能,结合快速非奇异终端滑模与自适应控制,设计最大功率跟踪转速与电流控制策略。针对永磁风电系统时变、强耦合、非线性特性,提出了快速非奇异终端滑模与变增益、变速、变指数趋近转速控制、高阶趋近电流控制的结合优化;针对“抖阵”问题,提出了离散函数的连续平滑控制与参数的边界层外最佳转矩自适应调节策略;通过自适应等效滑模前馈实现电流环解耦,在4种不同风速与参数摄动共同作用下进行了仿真对比,结果表明所提控制策略的快速性与鲁棒性较好。

永磁直驱风力发电系统最大风能捕获滑模控制

针对永磁直驱风力发电系统实现最大风能捕获的问题,提出一种高阶非奇异终端滑模控制策略.根据永磁直驱风力发电系统的非线性模型,基于最佳转矩跟踪的最大功率点跟踪(maximum power point tracking)方法,将高阶非奇异终端滑模控制应用于永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator)设计转矩控制器和电流控制器,实现永磁直驱风力发电系统的无风速传感器最大功率点的快速跟踪和稳定控制.仿真结果验证了所提出的控制方案的有效性.

直驱永磁风力发电机侧最大功率追踪滑模控制研究进展

本文针对提高直驱永磁风力发电机侧效率及未建模动态性能问题,介绍了直驱永磁风力发电机侧最大功率跟踪滑模控制研究进展。首先,分析线性滑模、一阶线性滑模、积分滑模与终端滑模4类控制策略的原理、存在的问题以及研究现状。其次,针对快速非奇异终端滑模控制的“抖振”及控制精度问题,对现有趋近律方法、观测器方法、模糊方法的消抖原理及效果进行阐述。最后,得出变增益、变速、变指数趋近快速非奇异终端滑模控制是最优的“消抖”策略。通过对非连续项进行连续平滑处理和引入合适的在线自调整因子可有效消除“抖振”,并提高控制精度。对于系统远离平衡点时的情况,仍有待进一步深入研究。

风电叶片打磨机器人柔性末端终端滑模力控制

为了自适应叶片在磨削过程叶片曲率的变化,实现主被动磨削力控制。仿照人体肌肉组织,提出一种适用于电机驱动的直线型类串联弹性驱动器(SEA)安装于六自由度机械臂末端,以实现柔性输出。并建立了类SEA数学模型,在基于类SEA动力学模型的基础上,提出一种新型非奇异快速终端滑模滑模面和多幂次趋近率,并依据新型滑模面和多幂次趋近率设计了带扰动补偿的控制律。通过与传统终端滑模面、传统趋近率得到的控制律进行了磨削力跟踪对比仿真实验,结果表明新型非奇异终端滑模面和多幂次趋近率得到的控制律趋近平衡点速率更快,要求控制器输出较低,抗干扰能力更强。

基于自适应非奇异快速终端滑模的风力发电机最大功率跟踪控制

针对风力发电机组在低风速区运行时的风能转换效率低、鲁棒性差等问题,提出一种基于自适应非奇异快速终端滑模的最大功率跟踪控制策略。通过设计非奇异快速终端滑模算法提高风轮转速随风速变化的响应速度,针对实际风力发电系统中未建模动态和外部噪声干扰问题,采用自适应算法来估计系统的不确定性,加强系统的鲁棒性。以5 MW的风电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink平台对控制方案进行仿真。仿真结果表明,本文提出的控制策略精度高,鲁棒性强,能使风力发电机具有更快的转速响应速度和更高的风能转换效率。

基于精确反馈线性化的直流微电网恒功率负载系统NTSMC稳定性研究

针对带有恒功率负荷CPL(constant power load)的直流微电网系统易引起系统振荡的问题,提出一种基于精确反馈线性化的非奇异终端滑模控制NTSMC(non-singular terminal sliding-mode control)策略。首先,采用状态反馈精确线性化技术,建立变换器系统线性化模型;然后,设计基于复合滑模面的NTSMC,以实现系统快速收敛并有效削弱传统滑模的抖振问题,确保负载恒定功率供应;最后,建立Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,对于带CPL的直流微电网系统,所设计的基于精确反馈线性化的复合滑模面NTSMC系统具有较高的鲁棒性,可保证系统在输入电压摄动及负载出现扰动时有理想的稳态特性和动态响应。

喷砂除锈并联机器人无模型自适应实数幂非奇异终端滑模控制

为获取既能全面反映动力学特性,又能实现实时控制的Stewart并联机构动力学模型,设计一种Stewart并联机构动力学模型的时延估计方法,在线获取其动力学模型;为解决喷砂除锈并联机器人系统中存在的不确定性问题,设计一种Stewart并联机构无模型自适应实数幂非奇异终端滑模控制算法,通过将终端滑模面参数的指数幂由分数幂推广到实数幂,放宽滑模面参数取值范围,并且实现在有限时间内收敛,以提升Stewart并联机构控制的鲁棒性。通过设计一种基于滑模变量实时快速调节切换增益的自适应律,以提升系统对主动关节伸缩运动和负载作用力变化的自适应性,同时削弱滑模控制抖振。采用Lyapunov稳定性理论证明该控制方法的稳定性,并通过仿真实验证明了该控制方法的有效性。

基于回旋曲线的平行泊车路径规划和跟踪控制

综合考虑汽车运动学约束、泊车过程中碰撞约束和计算实时性等要求,提出了一种基于回旋曲线的平行泊车路径规划和跟踪控制方法。首先,基于圆弧-直线组合方式推导出平行泊车可行泊车起始区域边界,并通过对固定回旋曲线的旋转和翻转变换完成曲率连续的平行泊车路径的设计,避免原地转向现象。随后,基于非奇异快速终端滑模理论和双幂次趋近律推导出非时间参考的路径跟踪滑模控制律,提高了泊车路径跟踪控制的动态响应特性和鲁棒性。最后,结合车辆动力学仿真软件对所提出的平行泊车路径规划和控制方法的有效性进行了仿真验证。