滑模变结构控制

摘要： 为了提高轮毂电机驱动汽车的纵横向稳定性,将汽车的横摆控制和防滑控制相结合,采用分层控制架构搭建纵向和横向稳定性联合控制模型.上层为力矩决策层.基于比例-积分-微分(PID)控制算法构建车辆纵向车速跟踪控制器;基于模糊P ID控制算法搭建驱动防滑控制器,采用前馈加反馈的控制方法决策出驱动防滑力矩;基于二阶滑模控制算法建立直接横摆力矩控制器,设计附加横摆力矩加权模块控制汽车的横摆特性.下层为力矩分配层.采用优化分配算法将上层决策出的总纵向力矩、驱动防滑力矩和直接横摆力矩合理地分配到4个车轮上.通过加速和转向联合仿真工况验证设计的纵横向稳定性控制策略的有效性.研究结果表明:车轮最大滑转率为0.17,横摆角速度最大偏差值为0.01 rad/s,质心侧偏角最大偏差值为0.011 rad,验证了控制算法的有效性.

摘要： 针对永磁同步电机(PMSM)速度环比例积分(PI)控制算法在变工况时的不足,提出一种分数阶双幂次快速趋近率滑模控制算法,并研究不同采样率对永磁同步电机的滑模控制(SMC)性能影响。对最小相位系统进行采样率的理论分析,通过多阶线性矩阵不等式可以得到最佳采样周期,理论分析了新型趋近率的可达性和存在性。搭建仿真模型,验证其能有效改善变工况时超调量大、过渡时间长等不足。试验结果表明,针对响应时间、超调量等性能有相对最优的采样率,证明了误差估计稳定收敛的最佳采用周期存在。该研究适用于工程应用。

摘要： 滑模变结构控制(SMC)因响应速度快、自适应性强以及工程实现简单等优点,对解决典型非线性的多机器人控制系统具备良好的效果.基于此,本文介绍了SMC的发展、原理以及在多机器人协同编队领域的应用.但同时,SMC本身还存在抖振等缺陷,从而限制了其应用.为进一步提升SMC的控制品质,获得更快的响应、对扰动更强的鲁棒性以及更好的稳态性能,本文深入研究了近些年神经网络、模糊逻辑、鲁棒自适应等先进智能控制方法与SMC结合的工作,并对这些新型编队控制策略进行了对比分析.最后展望了该领域未来的研究方向.

摘要： 光电吊舱在稳像和目标跟踪过程中存在摩擦力矩、不平衡力矩等干扰力矩,从而影响速度环响应精度;另一方面,吊舱视频跟踪器图像传输和处理造成的延迟也会造成跟踪滞后,因此必须进行延时补偿。提出基于预测跟踪的滑模变结构控制方法,采用微分预测跟踪器实现对视频跟踪器的延迟补偿,采用预测跟踪器估计出的目标运动角速率构成自适应补偿参数,以调整滑模变结构控制量,改进的滑模控制算法在补偿干扰力矩的同时抑制了抖振现象。仿真及实验结果表明:改进的控制方法能够有效补偿干扰力矩和跟踪器延迟造成的误差,相对于传统PID控制,其跟踪误差减小为原来的1/3,并且该算法已经在相关系统上得到应用。

摘要： 本文对智能汽车的运动控制进行分析,对车辆分别在低速和高速环境下的横向控制做好对应的模型研究,同时对智能汽车的横向运动控制关键技术进行分析,提高设计鲁棒性和稳定性,并基于以上研究,设计出横向跟踪器进行仿真,仿真试验结果表明,横向控制技术具有更好的性能控制效果。

摘要： 飞机的刹车过程存在较强的非线性,目前广泛应用的速度差加压力偏调式(PBM)控制律难以实现对飞机刹车的高性能控制.本文提出了一种考虑飞机刹车过程中非线性因素的滑模控制律.首先建立考虑轮胎跑道非线性和刹车盘摩擦系数非线性的的飞机防滑刹车系统非线性模型,然后设计了滑模观测器对飞机速度进行估计,并在此基础上设计了一种滑模变结构控制律,最后基于模糊理论对滑模控制律进行优化,从而抑制控制器的抖振.仿真结果表明,基于模糊指数趋近律的滑模变结构控制律控制效果优于传统“PD+PBM”控制律,抑制控制器输出抖振效果良好,能够很好的适应刹车过程中的复杂非线性因素,刹车效率高,控制方法合理有效.

摘要： 针对攻击高速目标的多弹协同制导律设计问题,提出一种基于脉冲发动机工作特性的多弹协同制导律设计方法。首先,求解视线系下的弹-目相对运动方程;其次,在视线方向上采用有限时间一致性理论进行协同制导律设计,视线法向采用滑模变结构控制理论进行视线角度约束制导律设计;然后,对于视线方向上过载指令,考虑脉冲发动机工作特性,将视线系下的连续制导指令转换为离散制导指令,进而实现多弹协同制导;最后,通过数值仿真验证了所设计协同制导律的可行性和有效性。

摘要： 文章对光伏并网逆变器的滑模变结构控制策略进行了分类;同时对并网逆变器离网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,单相逆变器并网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下电流滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下的直接功率滑模变结构控制研究现状分别进行了分析。总结了光伏并网逆变器滑模变结构控制策略的滑模面设计、控制律求解、系统抖振以及到达滑模面过程中的稳定性等关键技术的研究方法和思路,并对光伏并网逆变器滑模变结构控制的未来研究方向提出了一些建议。

摘要： 针对漂浮基空间机器人系统出现的载体姿态及位置不受控问题,提出了一种基于时延估计的跟踪控制方法。该控制方法采取时延估计为主体框架,对不确定参数及动力学特性进行实时估计,获得不确定项的估计误差,并在控制设计方案中对误差进行补偿。首先根据第二类Language方程建立机器人动力学模型,并结合时延估计简化动力学模型;然后结合滑模变结构控制,对估计误差进行修正和补偿,同时进一步引入指数趋近律方法,能有效削弱滑模带来的抖振问题,进一步提高了系统的稳定性;利用Lyapunov函数在设定参数下,保证了闭环系统的渐近稳定性和鲁棒性能,最后通过仿真验证了该方案可靠。

摘要： 针对农用驱动电机中存在的控制精度不良、抗扰动性差和稳定性弱问题,提出一种基于变速趋近率的滑模变结构控制策略。通过滑模变结构控制提升电机控制精度并提升控制过程中的稳定性,针对传统滑模变结构控制收敛过程中的等速趋近率存在的趋近速度慢、抖振波动大和控制精度低等问题,采用变速趋近率进行优化改进。在变速趋近率中通过引入系统范数,在电机控制过程中有效解决了趋近速度/抖振波动平衡的问题,提升了农用驱动电机的控制效率同时保证了稳定性。同时,由于电机中的内部机械参数和外界负载扰动会对农用电机的调速性能产生直接影响,针对电机控制过程中的内部参数和外界负载扰动,设计一种基于扩展滑模观测器的抗扰动技术,对其进行实时观测并补偿。通过Matlab/Simulink仿真测试和电机平台实验验证,证明了本文提出的控制策略的有效性,在启动过程中能够在0.1 s之内完成启动转速响应且无超调现象发生,有效提升了农用驱动电机的控制精度和响应速度;通过设计的扰动观测器提升其抗干扰能力和鲁棒性,当受到外界负载扰动10 N·m/-10 N·m时,可以将转速误差控制在5%之内,有效地提升了农用电机在运行过程中的稳定性和安全性。

摘要： 主动紧急制动系统(Autonomous Emergency Braking,AEB)作为先进辅助驾驶系统(Advanced Driver Assistant System,ADAS)主动安全技术的重要组成,主要由跟车距离测量模块、汽车制动模块以及汽车制动控器三大部分组成.本文通过控制汽车制动时轮胎实际滑移率达到期望滑移率使得汽车获得最大制动减速度为主要思路,设计主动紧急制动控制系统,主要包括安全距离模型、整车模型以及基于滑模变结构控制的滑移率控制模型;本文基于1/4车辆模型设计控制器,应用于Carsim软件的整车模型中,通过Matlab/Simulink与Carsim联合仿真调节补偿项达到控制效果,仿真结果显示控制器可以很好地达到主动紧急制动效果.

摘要： 针对永磁直线同步电动机(PMLSM)易受参数变化、外部扰动、端部效应等不确定因素影响的问题,采用了滑模变结构控制器来提高控制系统的鲁棒性.滑模变结构(SMC)控制是一种非线性的控制方法,系统状态一旦进入预先设计好的滑动模态,将不再受系统参数变化和外部扰动等因素的影响.仿真结果表明:滑模变结构控制与PID控制相比,不仅提高了伺服控制系统的跟踪性,而且更好地抑制了不确定因素对伺服系统的影响,使系统具有快速的跟踪性能和鲁棒性能.

摘要： 针对永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)直接驱动的XY平台系统的跟踪误差和轮廓误差的问题,设计了一种滑模控制(sliding mode control,SMC)与交叉耦合控制(cross coupling control,CCC)相结合的方法.在单轴方面,设计了滑模变结构控制系统,来提高电机的跟踪性能,间接地减小XY平台伺服系统的轮廓误差;双轴方面,设计了交叉耦合控制器,将需要补偿的量通过单轴的增益后补偿到各个轴,解决了两轴之间的耦合问题.实验结果表明,与传统PID控制的直驱XY平台伺服系统相比,采用滑模变结构控制器和交叉耦合控制器相结合的直驱XY平台伺服系统能有效降低系统的轮廓误差,响应速度较快,具有快速准确的跟踪性能、良好的动态静态性能和强鲁棒性.

摘要： 以轮式机器人上的永磁无刷直流电机的研究为研究对象.在此基础上,为了实现精确控制机器人速度和转向功能,建立了永磁无刷直流电机的数学模型,传统PID控制过于依赖控制对象的模型参数,鲁棒性差,实际生产现场条件下难以达到最优状态.针对这一问题,滑模变结构控制是对非线性不确定系统的一种有效的综合方法,通过对切换函数符号判别,不断地切换控制量来改变系统结构,使状态变量运动到事先设计好的空间切换面上.变结构控制对系统的参数摄动和内外干扰鲁棒性非常强,且结构简单.在响应快速考虑负载转矩的情况下,运用滑膜变结构控制,对轮式机器人电机控制系统进行设计,完成流程图的编译.最后用MATLAB软件的SIMULINK模块进行模块的搭建并进行仿真实验,得到实验结果,验证控制系统的准确性.

摘要： 针对永磁直线同步电动机的非线性、耦合性、易受负载扰动等特点,提出了一种基于线性矩阵不等式的输出状态反馈的滑模变结构控制方法.利用线性矩阵不等式优化了滑模面和反馈增益,传统滑模控制的具有抑制干扰、对参数变化不敏感等优点.而在传统滑模控制基础上引入线性矩阵不等式的优化方法,可以有效地减小抖振和提高系统跟踪精度.最后利用仿真的方法验证出这种控制方法的可行性和有效性,较传统的滑模控制相比较,具有较好的跟踪精度和较强的鲁棒性,并且有效地消除了抖振.

摘要： 针对多约束条件下的UCAV多航迹规划及跟踪问题,首先建立了该UCAV数学模型,在考虑多种约束条件下,给出航迹节点的染色体表示方法以及适应度函数,根据多样化作战需求提出了多航迹规划进化算法;然后利用B样条方法对航迹进行了平滑处理,通过对规划的航迹节点进行修正和插值,得到航迹上UCAV的姿态信息;最后基于UCAV数学模型,应用滑模变结构控制方法设计了轨迹跟踪控制律,解算得到控制量.数字仿真结果表明,规划出的多航迹能够满足不同作战需求,并能有效避开威胁,所设计的跟踪控制器跟踪精度高、鲁棒性强.

摘要： 针对等惯量立方星,提出了一种新的基于纯磁控速率阻尼控制方法.基于地磁坐标系的姿态动力学模型,设计了两层速率阻尼控制器(内层、外层),并分别证明了内外两层控制器的稳定性.特别地,考虑到卫星在轨运行不确定干扰力矩的存在,为增强系统控制的鲁棒性,内层控制器引入了滑模变结构控制方法.最后,给出了文章所设计的速率阻尼控制方法的数学仿真结果.

摘要： 由分布式电源与电力电子变换装置构成的DC380V微电网现已得到业界认可,在其低压负载直接供电中,针对传统单级DC/DC变换器高降压变换困难的问题,本文提出了一种具有高降压比特性的新型拓扑,该拓扑较好地实现了高降压比转换和软开关动作.本文在分析其基本原理的基础上,给出了软开关的实现条件,并通过搭建小信号模型讨论了滑模变结构控制的稳定条件.最后,通过仿真验证了上述理论分析的正确性.

摘要： 基于脉冲磁控溅射电源等离子体负载的特殊性及镀膜过程对输出电压电流的控制需求,提出了一种PI控制电压环与滑模变结构控制电流环相结合的复合控制策略.文中建立了移相全桥变换器的平均状态空间模型,重点对滑模变结构电流控制方法进行了分析与设计,采用指数趋近律法削弱抖振,并对影响性能的参数进行了研究.仿真和实验结果表明:所提出的控制方法克服了传统方式下可能出现的起辉失败、负载扰动下电流波动大等缺点,提高了起辉成功率,并且对输入扰动和负载扰动具有很强的抑制能力.

摘要： 本文的研究对象是船舶电力推进系统,针对螺旋桨负载受到风浪干扰时系统的鲁棒性问题,采用了基于滑模控制的SVM-DTC控制方法.通过搭建simulink仿真模型进行船舶工况仿真试验,对推进电机的转速和电磁转矩进行分析.仿真结果表明采用滑模控制的船舶电力推进系统具有很好的静态、动态特性和鲁棒性.

摘要： 本发明公开了一种单相并网逆变器的基于多谐振滑模面的滑模变结构控制方法，首先根据检测到的单相并网逆变器系统的逆变侧滤波电感的电流i

摘要： 本发明的基于时变滑模变结构控制和交叉耦合的双电磁悬浮系统同步控制的装置包括：时变滑模变结构控制器：根据悬浮高度误差量输出悬浮系统的控制量，使移动横梁能快速、准确的悬浮到给定高度；交叉耦合同步控制器：调节两个电磁悬浮系统的同步性能；驱动器：将时变滑模变结构控制器和交叉耦合控制器的输出信号驱动双电磁悬浮系统；信号检测器：采集电磁悬浮系统的速度和位置信号。基于时变滑模变结构和交叉耦合双电磁悬浮系统同步控制方法发明内容包括：单电磁悬浮系统采用时变滑模变结构控制方法。本发明在保持滑模变结构控制器所具有的对参数摄动和外部不确定干扰具有强鲁棒性等良好的特性下，加快了系统的响应速度。

摘要： 本发明公开了一种基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，涉及多轴同步控制设备领域，包括以下步骤：步骤S1：根据传统的环形耦合控制结构，设计适用于多轴转速存在比例的改进型环形耦合控制结构；步骤S2：根据基于旋转坐标系下永磁同步伺服电机的数学模型，建立电机的状态方程；步骤S3：结合滑模变结构控制算法的优点设计多电机同步控制器，本发明提出的基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，有效的克服了复杂系统中参数时变，多变量，非线性和强耦合等问题，使系统具有较快的动态响应，收敛速度快，鲁棒性强，可靠性高等特点，很好的实现了系统各电机转速满足变比例的复杂工况要求，可有效发挥多电机的协同控制性能。

摘要： 本发明公开了永磁同步电机的变指数系数趋近律滑模变结构控制方法。针对高性能永磁同步电机控制系统的要求，在常规指数趋近律的基础上，引入变指数函数项将系统状态变量的一阶范数作为指数函数的指数，根据系统距离滑模面的远近，自适应调节变指数项的趋近速度和变速项的趋近速度，有利于增加系统的动态响应速度。以系统状态变量的一阶范数作为函数的指数，关联了系统状态变量；为进一步抑制系统抖振，引入s函数代替符号函数。从而提出了一种变指数系数趋近律的永磁同步电机滑模变结构控制方法。与积分型滑模变结构控制方法相比，该方法有效地提高了系统的动态特性和稳态特性，并增加了系统的鲁棒性。

摘要： 本发明涉及一种三自由度腕部结构的滑模变结构控制方法。该方法包括五个步骤：（1）针对三自由度腕部结构分析与动力学建模。（2）设计关于各个关节快速终端滑模面和多幂次快速趋近律，从而得出快速终端滑模控制率。（3）对系统的不确定项用模糊自适应方法进行逼近。（4）系统稳定性分析。（5）仿真验证算法有效性。该控制方法能够使实际轨迹快速并稳定的趋近于期望轨迹，通过模糊自适应项的引入，能够在保证稳定性的同时很好的减小输入抖动现象。

摘要： 本发明公开了一种单相并网逆变器的基于多谐振滑模面的滑模变结构控制方法，首先根据检测到的单相并网逆变器系统的逆变侧滤波电感的电流i

摘要： 本发明的基于时变滑模变结构控制和交叉耦合的双电磁悬浮系统同步控制的装置包括：时变滑模变结构控制器：根据悬浮高度误差量输出悬浮系统的控制量，使移动横梁能快速、准确的悬浮到给定高度；交叉耦合同步控制器：调节两个电磁悬浮系统的同步性能；驱动器：将时变滑模变结构控制器和交叉耦合控制器的输出信号驱动双电磁悬浮系统；信号检测器：采集电磁悬浮系统的速度和位置信号。基于时变滑模变结构和交叉耦合双电磁悬浮系统同步控制方法发明内容包括：单电磁悬浮系统采用时变滑模变结构控制方法。本发明在保持滑模变结构控制器所具有的对参数摄动和外部不确定干扰具有强鲁棒性等良好的特性下，加快了系统的响应速度。

摘要： 本发明公开了一种基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，涉及多轴同步控制设备领域，包括以下步骤：步骤S1：根据传统的环形耦合控制结构，设计适用于多轴转速存在比例的改进型环形耦合控制结构；步骤S2：根据基于旋转坐标系下永磁同步伺服电机的数学模型，建立电机的状态方程；步骤S3：结合滑模变结构控制算法的优点设计多电机同步控制器，本发明提出的基于滑模变结构的多轴伺服变比例协同控制方法，有效的克服了复杂系统中参数时变，多变量，非线性和强耦合等问题，使系统具有较快的动态响应，收敛速度快，鲁棒性强，可靠性高等特点，很好的实现了系统各电机转速满足变比例的复杂工况要求，可有效发挥多电机的协同控制性能。

摘要： 本发明公开了永磁同步电机的变指数系数趋近律滑模变结构控制方法。针对高性能永磁同步电机控制系统的要求，在常规指数趋近律的基础上，引入变指数函数项将系统状态变量的一阶范数作为指数函数的指数，根据系统距离滑模面的远近，自适应调节变指数项的趋近速度和变速项的趋近速度，有利于增加系统的动态响应速度。以系统状态变量的一阶范数作为函数的指数，关联了系统状态变量；为进一步抑制系统抖振，引入s函数代替符号函数。从而提出了一种变指数系数趋近律的永磁同步电机滑模变结构控制方法。与积分型滑模变结构控制方法相比，该方法有效地提高了系统的动态特性和稳态特性，并增加了系统的鲁棒性。

摘要： 本发明涉及一种三自由度腕部结构的滑模变结构控制方法。该方法包括五个步骤：（1）针对三自由度腕部结构分析与动力学建模。（2）设计关于各个关节快速终端滑模面和多幂次快速趋近律，从而得出快速终端滑模控制率。（3）对系统的不确定项用模糊自适应方法进行逼近。（4）系统稳定性分析。（5）仿真验证算法有效性。该控制方法能够使实际轨迹快速并稳定的趋近于期望轨迹，通过模糊自适应项的引入，能够在保证稳定性的同时很好的减小输入抖动现象。