滑模控制器

摘要： 为保证车辆驾驶过程中的稳定性和安全性,对智能网联式车队控制器参数的优化和选取展开研究。采用领头车-前车跟随策略进行车辆编队,构建网联式车队纵向控制动力学模型,结合滑模控制器规律,利用切换函数,实现网联式车队车辆自适应控制。在此基础上,利用粒子群优化算法,将滑模控制器4个参数设置为空间粒子,通过搜索个体极值和全局极值动态调整粒子参数,获得滑模控制器的最优参数。采用MATLAB软件进行仿真研究,仿真结果表明,相对于给定的未优化控制器参数,优化后的滑模控制器具有响应快、精度高等特点,能够有效实现网联式车队的稳定控制。

摘要： 针对双机驱动振动系统中,直流电机与振动质体机电耦合工况下电机转速难以实现同步的问题,提出了一种基于主从控制结构的双电机麻雀优化滑模同步控制算法。首先,建立了该型振动系统的机电耦合模型,借助拉格朗日方程求解了该型振动系统的运动微分方程;随后,采用主从控制结构,并利用麻雀算法对滑模参数进行了优化,实现了对主电机转速与主从电机相位差的有效控制;最后,搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,验证了控制系统的稳定性和控制策略的有效性。研究结果表明:基于主从结构的麻雀优化滑模算法对双机驱动振动系统的同步控制效果好,主电机转速与预设转速之差小于0.5 rad/s,主从电机相位差小于0.1 rad;振动系统x方向位移接近于0 m,y方向运动表现为-0.02 m~0.02 m的弦类往复波动,满足振动机械工作的要求。

摘要： 研究了一类不确定非线性系统的稳定控制问题,基于Lyapunov稳定性理论设计了滑模面,构造了自适应模糊滑模控制器,证明了系统状态能够驱动到滑模面的结论,通过仿真证明了自适应模糊滑模控制方法的有效性。

摘要： 传统偏差耦合多电机同步控制系统中,系统的跟踪性能与同步性能彼此相互耦合,难以兼顾。此外,在多电机系统启动阶段,传统偏差耦合控制结构跟踪误差较大,在输出限幅的作用下,各台电机电流环输入参考转矩相等,而负载不均导致各台电机加速度不等,致使转速同步误差增大。针对以上问题,本文提出最大转速加速度的概念,结合偏差耦合结构和滑模控制算法,设计一种基于滑膜加速度控制器的转速同步补偿策略。此外本文提出最大转速加速的概念,同时设计了最大加速控制器对两点几转速换进行补偿,通过选择合适的加速度耦合同步系数,在多电机啊起动阶段减小了系统同步误差,使两台电机速度尽快达到同步。最后在matlab平台中搭建三台永磁同步电机串联仿真模型,结果验证了该文所提改进型偏差耦合控制结构的有效性和可行性。

摘要： 永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)为具有强耦合特点的非线性系统。传统矢量控制方法存在转速超调量大、抗扰动性能较差的问题。基于PMSM的数学模型,对比了现今常用的几种滑模控制器的特点,通过改进一般指数趋近率得到新型指数趋近率的滑模控制器模型,数学推导证明其稳定性并在Matlab/Simulink环境中搭建仿真模型。与一般的指数趋近率相比,改进的指数趋近率滑模控制器控制永磁同步电机具有超调量小、转速响应快的特点,并且能很好地抑制外界干扰,验证了结论的正确性。

摘要： 针对弹药装填机械手在传统滑模控制下趋近律使系统产生抖振现象,收敛速度较慢等问题,提出了一种新型趋近律。该趋近律在指数趋近律的基础上引入了系统状态变量,状态点在沿滑模面滑动的过程中控制增益逐渐减小,直至误差为0时稳定在原点,有效地减小了抖动;并设计自适应控制律估计了机械手控制过程中的外部扰动,采用李亚普诺夫函数对新型趋近律的稳定性进行了分析,并以此趋近律设计了自适应滑模控制器。通过Matlab/Simulink建立仿真模型,将设计的新型趋近律与指数趋近律、幂次趋近律进行仿真对比,得到的仿真结果表明了新型趋近律具有较好的鲁棒性和有效性。

摘要： 针对轮毂电机使用传统PI控制在负载突变时达到稳定出现抖动的问题,提出轮毂电机控制系统速度环采用滑模控制器(SMC)和最大转矩电流比(MTPA)控制.通过对速度环分别采用比例积分(PI)和输入参考电流为0、PI和MTPA以及SMC和MTPA控制下系统响应情况仿真,得到了不同控制方式下电机定子三相电流、输出电磁转矩、电机转速等工况并进行对比分析.仿真结果表明,与常规PI控制方式相比,采用SMC和MTPA控制能有效提升系统稳定性,降低负载突变状态下系统抖动,减小超调量,同时提升电流的利用率,能较好满足轮毂电机工况要求.

摘要： 针对直驱永磁同步电机控制系统中扩展卡尔曼滤波器(EKF)进行状态估计难以获得最优协方差矩阵的问题,采用改进粒子群算法来优化扩展卡尔曼滤波器的协方差矩阵,改进算法在标准粒子群算法的基础上引入了自然选择机制。其次由于EKF算法具有延迟效应使得系统鲁棒性降低,提出了一种基于改进指数趋近律的滑模控制器来代替传统的PI控制器。仿真结果表明,经改进粒子群算法对系统噪声协方差参数优化后可有效提高电机转速和转子位置角估计精度,此外与传统滑模控制器和PI控制器相比,该改进滑模控制器使系统具有抗负载扰动能力强、鲁棒性更好的优点,验证了该文所提控制策略的正确性和有效性。

摘要： 针对永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)通常对扰动以及负载阻力相对敏感、同时传感器容易受到外界环境影响导致测量不精确等问题,为了摆脱位置传感器对电机伺服系统的影响,本文构建了以改进型趋近律滑模控制器为核心,以模型参考自适应算法为观测器的PMLSM无传感器矢量控制系统。首先对传统PI控制器的不足进行了分析,设计了一种改进的滑模速度控制器,提出了模型参考自适应的观测方式,并搭建了永磁直线电机控制系统仿真模型。通过仿真对控制系统进行了验证,结果表明该方法控制下的追踪信号误差能控制在0.2mm内,系统运行平稳,具有较好的实用性。

摘要： 针对机械臂动力学模型中存在未建模动态、摩擦力矩和外部干扰等不确定性因素,尤其当外界干扰较大时,将会导致机械臂控制系统出现抖振的现象,为提高系统的轨迹跟踪和力控制要求,该文设计一种基于双曲正切函数的滑模控制器,在力位2个独立的控制方向上设计相应的控制率。仿真结果表明,与传统PID控制技术相比,该控制器能有效地抑制系统的抖振现象,提高系统的响应速度和跟踪精度。

摘要： 多导弹编队飞行是一种新式的导弹制导方式,这种编队飞行方式可以实现对敌机的有效打击,可以极大地提升整个导弹系统的作战效率,因此研究导弹的编队飞行具有重要的意义.本文考虑多导弹的三维运动模型,设计了导弹三维编队飞行的滑模控制器.将领弹与从弹的相对运动方程分解为水平面运动和高度方向的运动,分别设计了基于从弹的稳定的编队保持控制器,实现对从弹的速度和高度控制.仿真结果表明,所设计的滑模控制律可以使领弹和从弹的相对距离保持在一个稳定的期望值上.

摘要： 为了取得更加优良的控制性能,针对某型涡扇发动机,提出一种改进全局快速非奇异Terminal滑模控制器,取代前馈PID控制器以用于转速闭环控制中.该控制器采用指数趋近律对全局快速非奇异Terminal滑模控制进行优化,并通过低通滤波器进行消抖.半物理仿真试验结果表明,相比于常规前馈PID控制,该控制器具有良好的动、静态性能,且没有明显抖振,可以将其应用于航空发动机控制系统中.

摘要： 步进电机成为日前不可或缺的重要电机组件,在许多领域得到了广泛的应用,其具有控制精度高,控制形式较为简单,易于实现数字化控制等特点.其控制器通常采用经典PID控制器、模糊PID控制器、滑模变结构控制器,其缺点在于采用如上控制器造成系统的响应时间长,超调较大,稳态误差相对较大.为了改善系统的动态性能,设计一种基于改进滑模控制器的三相混合式步进电机控制系统,并通过仿真结果得出结论,与传统步进电机控制器相比,系统的快速性和稳定性得到提高,仿真的结果同时验证了设计具有可行性.

摘要： 针对高超声速飞行器存在的参数摄动及环境变化导致系统不确定性的特点,利用基于指数趋近律的方法设计了滑模控制器.通过对飞行器数学模型的反馈线性化处理,解除了多变量之间的耦合关系;在此基础上,对高超声速飞行器的标称模型及具有最大参数不确定性的模型均进行了滑模变结构控制律的设计,并利用李雅普诺夫函数证明了该种控制方法的稳定性.仿真在高超声速飞行器巡航条件下进行,仿真试验结果表明该种控制方法不仅能够满足飞行速度和高度跟踪性能的要求,同时对于不确定参数的摄动具有鲁棒性.

摘要： 为了提高柔性机械手末端位置控制的鲁棒性和精度,提出基于分布估计算法(EDA)的滑模控制器优化方法.首先通过奇异摄动理论将柔性机械手动力学解耦为快慢2个子系统,分别设计含待定参数的快慢子系统的滑模控制器,然后给出了基于EDA的控制器优化策略,对滑模控制器进行优化.最后通过仿真与传统滑模控制进行对比试验,结果显示该方法在响应速度、超调量、控制精度以及振动抑制方面都优于传统的滑模控制算法.

摘要： 为了实现对高速操纵下AUV的高精度和快速响应的鲁棒控制,引入双幂次趋近律来设计滑模控制器,保证系统状态在整个状态空间内对参数摄动和外界干扰的不变性,并提高控制系统的响应速度,降低抖振.设计自适应超螺旋干扰观测器对干扰进行在线估计,来补偿参数摄动、环境作用等有界干扰对AUV运动产生的影响,提高控制的精度.考察无干扰环境、正弦干扰环境和存在海流干扰三种情况,针对AUV航向控制系统,进行Simulink仿真;通过比较和分析,所提出方法的有效性得到了验证.

摘要： 为提高飞机过失速机动品质,减小作动器动态响应对控制的不利影响,提出了一种考虑作动器模型的非线性控制律.基于时标分离原理将对象分为慢回路与快回路,其中慢回路控制器与非线性动态逆控制器类似,但快回路包含作动器模型,设计的滑模控制器在满足作动器性能约束下,充分利用舵面偏转速率能力削减建模误差的影响.由于控制器设计中综合了作动器动力学模型,本文控制律具有控制效果受作动器带宽影响小的良好特性.仿真结果表明,文章给出的控制律比非线性动态逆控制律具有更好的性能,可以有效消除由作动器动态响应引起的控制效果变差的问题.

摘要： 通过将3-SPS(RPR)并联机构的三维模型转换成Matlab仿真分析模型，根据机构的Matlab模型和动力学方程设计了基于神经网络自适应算法的滑模控制器，并通过验证了控制器的稳定性。仿真结果表明:神经网络自适应滑模控制器与传统的滑模控制器相比，具有鲁棒性强，跟踪精度高，响应速度快，稳态误差小等优点，满足并联机构高精度的轨迹跟踪要求，在工程实践中具有重要的应用价值。

摘要： 针对含LuGre稳态摩擦力的双电机伺服系统,通过引入含速度项的指数函数,提出一种连续可微的LuGre稳态摩擦模型,解决了原有模型不可微的缺点,该模型能够有效刻画库伦摩擦、粘滞摩擦、Stribeck现象等多种摩擦特征;并基于该连续可微摩擦模型,设计了可变系数的快速终端滑模控制器,证明了在给定控制律下,系统能够实现先同步控制后跟踪控制.仿真结果表明所提出的控制方法具有较快收敛速度和较高跟踪精度.

摘要： 综合考虑温度、预应力及碟簧非线性的影响建立超磁致伸缩微致动器(GMA)车削加工系统非线性动力学模型;并根据精确反馈线性化的滑模变结构控制方法设计控制器,采用双曲正切函数代替符号函数,并引进边界层,减少了系统的抖振,增加控制器的连续性.最后通过大量的Simulink仿真试验,验证了该控制方法的有效性,当系统存在外界干扰或是参数摄动时,该文设计的控制方法都能取得较好的控制效果,满足工程精度要求,具有一定的工程实际意义.

摘要： 本发明公开了一种限流滑模控制降压直流-直流变换器的方法，在降压直流-直流变换器主电路上接入一带有限流控制功能的滑模控制电路；降压直流-直流变换器主电路主要工作于滑模控制状态，当电流大于限定值时，由滑模控制电路进行限流，当电流小于限定值时，降压直流-直流变换器自动回到原滑模控制状态，以实现正常工作状态和限流状态的自动切换。本发明具有快速的动态响应速度和宽的稳定范围，对非线性负载具有良好适应性，能够满足高性能要求的应用场合。

摘要： 本发明的直流-直流变换控制方法，应用简单的模拟器件构建滑模控制环路和PWM控制环路，来实现直流-直流变换器的定频滑模控制。利用这种控制方法，可以控制降压变换器、升压变换器、升降压变换器、库克变换器等四种常规的直流-直流变换器。本发明结构简单，使变换器不但具有滑模控制的动态响应快，鲁棒性强的特点，而且具有恒定的开关频率，有利于滤波器的设计。

摘要： 本发明涉及一种再入飞行器的最优积分滑模姿态控制方法及控制器，属于飞行器控制技术领域。首先针对飞行器的标称模型设计了SDRE标称姿态控制律，使标称系统的性能满足提出的最优指标。然后，考虑系统的不确定性，在SDRE标称控制律的基础上设计积分滑模控制律，使系统在满足性能指标要求的同时，对不确定性具有鲁棒性。为了减弱抖振，引入二阶滑模设计思想，使控制器输出较光滑。本发明设计的姿态控制器不仅能保证期望的指标，而且具有较好的鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种限流滑模控制降压直流－直流变换器的方法，在降压直流－直流变换器主电路上接入一带有限流控制功能的滑模控制电路；降压直流－直流变换器主电路主要工作于滑模控制状态，当电流大于限定值时，由滑模控制电路进行限流，当电流小于限定值时，降压直流－直流变换器自动回到原滑模控制状态，以实现正常工作状态和限流状态的自动切换。本发明具有快速的动态响应速度和宽的稳定范围，对非线性负载具有良好适应性，能够满足高性能要求的应用场合。

摘要： 本发明的直流－直流变换控制方法，应用简单的模拟器件构建滑模控制环路和PWM控制环路，来实现直流－直流变换器的定频滑模控制。利用这种控制方法，可以控制降压变换器、升压变换器、升降压变换器、库克变换器等四种常规的直流－直流变换器。本发明结构简单，使变换器不但具有滑模控制的动态响应快，鲁棒性强的特点，而且具有恒定的开关频率，有利于滤波器的设计。

摘要： 本申请提供了一种四旋翼飞行器的自适应滑模控制方法，所述飞行器由控制器控制，所述控制器为分环控制结构形式，所述分环控制结构的外环为位置控制器，所述方法包括：所述位置控制器将所述飞行器的实际位置x、y、z和期望轨迹xd、yd、zd之间的跟踪误差采用RBF网络自适应滑模控制算法，确定所述飞行器的高度控制律U1、所述飞行器的水平位置控制律Ux、Uy；根据所述水平位置控制律Ux、Uy确定所述飞行器的横滚角Φd和给定俯仰角θd；根据所述飞行器的实际姿态角Φ、θ、ψ与给定姿态角Φd、θd、ψd之间的跟踪误差采用RBF网络自适应滑模控制算法，确定所述飞行器的控制横滚角控制律U2、俯仰角控制律U3、偏航角的控制律U4。

摘要： 本发明公开了一种CUK变换器的滑模电流控制器，它包括除法器、比较器、电流采样器、加法器、第一电压采样器、第一减法器、第二电压采样器、第三电压采样器、第二减法器、乘法器、减法器、第一比例积分器、第二比例积分器、锯齿波发生器，本发明能有效的减小CUK变换器的稳态误差，并有效地提高了CUK变换器的动态性能和鲁棒性。而且其控制频率固定，工程中实现简单，便于广泛应用。

摘要： 本发明涉及一种再入飞行器的最优积分滑模姿态控制方法及控制器，属于飞行器控制技术领域。首先针对飞行器的标称模型设计了SDRE标称姿态控制律，使标称系统的性能满足提出的最优指标。然后，考虑系统的不确定性，在SDRE标称控制律的基础上设计积分滑模控制律，使系统在满足性能指标要求的同时，对不确定性具有鲁棒性。为了减弱抖振，引入二阶滑模设计思想，使控制器输出较光滑。本发明设计的姿态控制器不仅能保证期望的指标，而且具有较好的鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种LLC串联谐振直-直变换器的滑模控制器，包括：滑模控制环路、与滑模控制环路相连的滞环比较器、与滞环比较器相连的隔离电路和与隔离电路相连的双频切换控制器；同时本发明还公开了该滑模控制器的控制方法。本发明将滑模控制应用于LLC串联谐振直-直变换器，使LLC串联谐振直-直变换器在具有良好的稳态特性的基础上提高了变换器的动态响应速度，且对非线性负载具有良好的适应性；同时采用双频切换模式来控制LLC串联谐振直-直变换器的输出，变换器在输入电压跳变或负载变化的瞬间即可通过频率切换调节变换器至新的工作状态，缩短了动态响应时间，提高了变换器的动态特性，能够满足高性能要求的应用场合。

摘要： 本发明涉及一种DC/DC变换器的双积分间接滑模控制器，电压采样器的信号输出端连接减法器的反相输入端，减法器的正相输入端为参考电压输入端，减法器的输出端连接比例积分器的输入端，比例积分器的输出端连接加法器的第一输入端，电流采样器的信号输入端用于采集流过DC/DC变换器主电路滤波电容的电流，电流采样器的信号输出端连接加法器的第二输入端，电压采样器的信号输出端还连接加法器的第三输入端，加法器的输出端连接比较器的同相输入端，锯齿波发生器的输出端连接比较器的反相输入端。本发明有效地提高了DC/DC变换器的动态性能和鲁棒性。