终端滑模

摘要： 针对外部扰动力矩影响下的柔性关节机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于奇异摄动的终端滑模控制方法。首先,建立了单连杆柔性关节机械臂数学模型;其次,为了避免求取连杆角位移高阶导数,利用奇异摄动法将原四阶系统降阶得到二阶准稳态系统;接着,对准稳态系统设计了一种基于改进趋近律的自适应非奇异快速终端滑模控制器并证明了系统稳定性;最后,对整个控制系统进行了数值仿真分析,结果表明所设计的控制系统可以有效实现单连杆柔性关节机械臂对参考轨迹的跟踪,并且相比PID和传统奇异摄动滑模控制方法具有更良好的性能。

摘要： 针对采用传统线性滑模控制的电磁悬浮系统存在响应速度慢以及抗干扰能力差的问题,提出了一种基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制方法,该方法将自适应控制引入到终端滑模控制,结合滑模控制对扰动不敏感的优点,利用自适应控制对滑模趋近律系数进行在线自适应调节,改善悬浮系统的动态性能.首先,建立了电磁悬浮系统数学模型;然后,利用李雅普诺夫稳定理论证明了所设计控制器的稳定性;最后,进行了仿真和实验验证.实验结果表明:自适应非奇异终端滑模对信号跟踪具有更快的响应速度和更小的稳态误差,对峰峰值为2 N的正弦或锯齿干扰力气隙波动可限定在0.2 mm以内,进行0.1 kg加减载实验时气隙波动为0.6 mm,各项性能均优于终端滑模和线性滑模.

摘要： 根据永磁超环面电机特殊的转子结构,建立了该电机的电磁参数方程,并推导了含行星轮转子位置信息的时变数学模型,应用状态空间法分析了该电机的周期波动特性。结合超环面电机的时变参数,完成了对其PI控制器的参数整定。结合行星轮自转引起的参数摄动,将闭环系统反馈得到转子位置信息引入到终端滑模控制器中,使控制器参数跟踪超环面电机的时变参数。将终端滑模控制与PI控制的仿真结果对比分析,结果表明:该控制策略有效地削弱了永磁超环面电机输出性能上的周期波动,并且具有良好的响应速度、抗干扰性和鲁棒性。

摘要： 针对多枚导弹在三维空间从不同初始位置同时拦截机动目标的问题,设计了一种带视线角约束的有限时间协同制导律.首先,给出三维空间的导弹-目标相对运动方程并建立了考虑视线角约束的多弹协同制导模型.其次,对视线纵向及法向方向分别设计了相应的协同制导律.其中在视线方向基于多智能体有限时间一致性理论设计了协同制导律,保证各拦截弹能够同时击中目标;基于一种新型的固定时间非奇异终端滑模控制方法设计了视线法向上的角度约束制导律,使各拦截弹的视线角能够在固定时间内收敛至期望值,实现空间上的协同;同时,构造了扩张状态观测器估计目标加速度.最后,对三枚导弹同时拦截同一机动目标的情况进行仿真对比,验证了本文所提出协同制导律的有效性.

摘要： 针对多种扰动作用下的固定翼飞行器三维轨迹跟踪问题,设计了一种基于改进非线性扰动观测器的非奇异快速终端滑模轨迹跟踪控制器。首先推导固定翼飞行器三维轨迹跟踪误差模型,考虑模型误差和飞行过程中的未知扰动,设计了一种基于状态估计误差反馈的非线性扰动观测器对扰动进行观测。基于非奇异快速终端滑模控制方法,采用双幂次趋近律设计轨迹跟踪控制器,并证明了闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明,在多种扰动的作用下,所设计的轨迹跟踪控制器能够对三维机动轨迹进行准确、稳定的跟踪。

摘要： 针对永磁同步电机传统积分型滑模控制方式存在收敛速度慢及积分Windup效应等问题,提出一种新型积分快速终端滑模控制策略。该策略首先将传统积分型滑模与快速终端滑模控制方式相结合,实现状态变量的全局快速收敛,然后将滑模面中的积分项重新设计为非线性函数与模糊量的积分形式,在消除稳态误差的同时有效避免了积分Windup效应,最后将该控制方法应用于永磁同步电机矢量控制系统速度控制器,并与传统积分型滑模控制等控制方式进行仿真比较。实验结果表明,该控制器能够有效提高调速系统的动、静态性能。该策略避免了传统积分型滑模存在的问题,为改善PMSM调速系统的动态品质提供了一种有效的方法。

摘要： 针对多关节机械臂控制系统因建模误差和干扰带来的轨迹跟踪抖振问题,提出了基于径向基神经网络超螺旋非奇异积分终端滑模控制方法。设计了非奇异积分终端滑模面,采用径向基神经网络结合自适应律逼近系统未知机械臂动力学模型,减小了未知干扰的影响;为避免机械臂滑模控制发生抖振,在切换控制项引入新型超螺旋算法;利用Lyapunov函数证明闭环系统稳定。仿真结果表明,所提出的方法可有效削弱抖振,提高控制系统的控制精度和鲁棒性。

摘要： 设计了一款面向旋翼飞行器的轻量化绳驱动机械臂。为了更好地控制该机械臂,基于时延估计技术,设计了一款非奇异终端滑模关节运动控制器,加入自适应模块以提高控制器在滑模面附近的收敛速度。基于李雅普诺夫理论,证明了闭环控制系统的全局稳定性和误差收敛性。对绳驱动机械臂进行运动控制仿真对比实验,结果表明,在相同条件下所设计的控制器比传统的非奇异终端滑模控制器和线性滑模控制器有着更好的收敛性、鲁棒性。

摘要： 光电惯性稳定平台被广泛的应用于无人系统移动载体上,针对两轴光电平台系统参数不确定与外界扰动问题,提出自适应终端滑模神经网络控制算法对光电平台伺服系统进行稳定跟踪控制。利用径向基神经网络估计平台动力学系统中的未知非线性函数,同时,考虑无刷直流力矩电机在实际应用中的输出饱和特性,引入辅助函数用以补偿理想控制力矩和实际输出力矩之间的误差,提高了光电负载图像的稳定性与动态目标跟踪的快速性。最后,通过李亚普诺夫原理验证了闭环系统的稳定性与渐进收敛性。外界随机振动试验结果表明,提出的终端滑模神经网络控制算法减振效果陀螺均方根值为4.7 mrad/s,比传统的滑模控制的减振效果提升了8%,相比于传统的PID控制提高了13.3%。所提出的控制方法能够较好抑制移动载体对光电设备的扰动,抗干扰能力强。

摘要： 为提高坦克弹药传输机械臂在路面激励等外界扰动下位置控制的鲁棒性,设计一种固定时间终端滑模控制器(fixed-time terminal sliding mode controller,FTSMC).推导含垂直基础振动的弹药传输机械臂动力学方程,将系统的基础振动处理成干扰项.采用新型固定时间收敛干扰观测器对系统不确定项进行补偿,改善了控制器的鲁棒性.结合固定时间收敛双幂次趋近律和固定时间终端滑模面设计固定时间终端滑模控制器.用Lyapunov理论证明了系统固定时间收敛特性.3种工况下的对比实验表明,设计的复合控制器对不确定性干扰具有强鲁棒性,能够对外界扰动下的弹药传输机械臂进行准确定位控制.

摘要： 针对电弧炉三相控制稳定性及控制精度不断提高的现状,提出了以终端滑模作为控制核心的电极控制方案.文章在已有的普通终端滑模理论基础上进行改进,使之适用于电弧炉高阶系统.首先在Simulink中搭建电弧炉单相的实验模型,验证分析所得的仿真结果.以此为基础,搭建三相电弧炉的仿真模型,验证分析仿真结果.通过一系列仿真实验得出结论,此次针对电弧炉系统设计的终端滑模控制器有很好的控制效果.

摘要： 针对多卫星系统编队飞行保持控制对构型时间的限制的问题,以近地卫星相对轨道非线性方程为基础,设计了基于终端滑模的多卫星编队的有限时间协同一致控制算法,该算法基于一致性理论,同时考虑终端滑模具有有限时间收敛的特性,提出一种终端滑模的协同一致控制律.这里要求传感(相对位置间的拓扑关系)和通信具有相同的拓扑结构.最后通过对4颗卫星的编队飞行进行了仿真分析,仿真结果表明本文设计的有限时间协同控制律具有有效性和可行性.

摘要： 研究了多体航天器多目标姿态跟踪控制问题。主航天器装有一个快速机动天线和一个星载相机。考虑相机对地面目标跟踪,同时天线指向从星的空间任务。通过引入角速度约束,推导了相机的参考姿态角、角速度和角加速度.考虑参数不确定性和干扰力矩,设计了航天器姿态跟踪终端滑模控制器,并进行稳定性分析。该控制器能使系统状态在有限时间收敛到滑模面.以两航天器编队飞行多目标跟踪为例进行数值仿真,结果表明所设计的控制器具有良好的鲁棒性和优越的跟踪性能.

摘要： 针对扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)可能存在的估计精度、速度与稳定性之间的矛盾问题,采用非奇异终端滑模(NTSM)的设计方法,设计了有限时间收敛的干扰观测器,并与扩张状态观测器进行了比较研究,仿真结果表明:在干扰及其变化率有界和状态量可测的条件下,有限时间收敛的干扰观测器(FTCDO)的观测效率较高,观测精度、速度和稳定性较扩张状态观测器更为优良.

摘要： 针对飞行器以给定角度攻击未知机动方式目标的要求,考虑外界干扰对制导的影响,提出了一种基于有限时间收敛扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的最优制导律设计方法.将模型不确定性、运动平面间的耦合、未知目标机动以及外界干扰等复合干扰扩张成闭环制导系统的新状态,应用非奇异终端滑模变结构方法设计ESO,证明了观测误差能在有限时间内收敛到零,给出含实时补偿项并满足角度约束的最优制导律设计方法.理论分析可知, 在制导过程中,该制导律较最优制导律对过载的需求小.仿真结果表明,该制导律能够保证飞行器在外界干扰和目标机动的情况下具有较好的动态特性和鲁棒性.

摘要： 考虑车辆纵横向运动之间的相互影响,采用位置预瞄和固定车辆间距跟随策略,对基于一列车队的自动化公路系统车道保持纵横向耦合控制进行了研究.利用车载前后双位置传感器检测车辆位置偏差,基于车辆纵横向动力学耦合模型,推导了基于预瞄的车道保持控制系统数学模型;采用非奇异的终端滑模控制技术,设计了车道保持纵横向耦合控制规律.通过构造李雅普诺夫函数,结合相平面方法,分析了控制系统的有限时间收敛性.采用6车辆编队,通过计算机仿真,对文中设计的控制规律进行了验证.仿真结果显示,车队中每个被控车辆在纵向上跟随期望状态的同时能够实现对期望车道轨迹的理想跟踪,跟踪误差精度不超过0.05m.

摘要： 考虑一类永磁同步电动机的有限时间跟踪控制问题。在控制器设计中利用中继切换控制使系统在给定的当前控制律的作用下运行到某一特定状态(或某一特定区域)后,控制律被切换到有限时间收敛的终端滑模控制器,使得系统在有限时间内达到平衡状态。有限时间跟踪控制器的设计保证了闭环系统所有信号的有界性和平衡点的全局稳定性,以及系统在有限时间内精确地跟踪给定的参考信号.最后,通过一个数值仿真验证了所提算法的正确有效性。

摘要： 针对自主飞艇姿态运动的非线性、耦合和不确定等特点，提出了一种Terminal滑模姿态控制方法。首先，推导了飞艇姿态运动的数学模型，通过选取状态向量和控制向量，将其描述为仿射非线性系统。然后，基于微分几何理论将非线性姿态控制系统输入输出线性化为三个通道的线性子系统，利用滑模控制对模型不确定和外界扰动的不变性设计了姿态控制律，通过选取Terminal滑模函数使得姿态跟踪误差在有限时间内收敛至零，并应用Lyapunov理论证明了系统的全局稳定性。最后，对具有参数不确定和外界扰动的姿态控制系统进行了数值仿真，验证了控制方法的有效性和鲁棒性。

摘要： 针对自主飞艇姿态运动的非线性、耦合和不确定等特点，提出了一种Terminal滑模姿态控制方法。首先，推导了飞艇姿态运动的数学模型，通过选取状态向量和控制向量，将其描述为仿射非线性系统。然后，基于微分几何理论将非线性姿态控制系统输入输出线性化为三个通道的线性子系统，利用滑模控制对模型不确定和外界扰动的不变性设计了姿态控制律，通过选取Terminal滑模函数使得姿态跟踪误差在有限时间内收敛至零，并应用Lyapunov理论证明了系统的全局稳定性。最后，对具有参数不确定和外界扰动的姿态控制系统进行了数值仿真，验证了控制方法的有效性和鲁棒性。

摘要： 针对自主飞艇姿态运动的非线性、耦合和不确定等特点，提出了一种Terminal滑模姿态控制方法。首先，推导了飞艇姿态运动的数学模型，通过选取状态向量和控制向量，将其描述为仿射非线性系统。然后，基于微分几何理论将非线性姿态控制系统输入输出线性化为三个通道的线性子系统，利用滑模控制对模型不确定和外界扰动的不变性设计了姿态控制律，通过选取Terminal滑模函数使得姿态跟踪误差在有限时间内收敛至零，并应用Lyapunov理论证明了系统的全局稳定性。最后，对具有参数不确定和外界扰动的姿态控制系统进行了数值仿真，验证了控制方法的有效性和鲁棒性。

摘要： 本发明涉及一种结合全局滑模和线性滑模的组合滑模控制方法，包括如下步骤：S1、对于带有建模不确定和外部干扰信号的二阶非线性系统方程，采用改进的全局滑模面和指数趋近律建立全局滑模控制器方程，采用线性滑模面和指数趋近律建立线性滑模控制器方程；S2、建立全局滑模控制器方程和线性滑模控制器方程的切换规则，用以快速切换全局滑模控制器方程和线性滑模控制器方程。本发明提供的结合全局滑模和线性滑模的组合滑模控制方法将全局滑模控制器方程和线性滑模控制器方程相结合，改进了全局滑模面，能够降低控制输入的幅值，提高了收敛速度。

摘要： 本发明涉及一种结合全局滑模和线性滑模的组合滑模控制方法，包括如下步骤：S1、对于带有建模不确定和外部干扰信号的二阶非线性系统方程，采用改进的全局滑模面和指数趋近律建立全局滑模控制器方程，采用线性滑模面和指数趋近律建立线性滑模控制器方程；S2、建立全局滑模控制器方程和线性滑模控制器方程的切换规则，用以快速切换全局滑模控制器方程和线性滑模控制器方程。本发明提供的结合全局滑模和线性滑模的组合滑模控制方法将全局滑模控制器方程和线性滑模控制器方程相结合，改进了全局滑模面，能够降低控制输入的幅值，提高了收敛速度。

摘要： 本发明公开了一种滑模及采用该滑模进行具有梁、板的煤仓筒壁的滑模施工方法，所述滑模具有开字架、千斤顶及导杆，所述开字架的外侧竖杠底端的内侧部固联有外箍圈，外箍圈上固联有外圈模，所述开字架的内侧竖杠底端的内侧部可拆装地连接有内箍圈，所述内箍圈上固联有内圈模；所述开字架的顶部横杆具有一水平延伸段，所述水平延伸段朝向外侧竖杠的一侧延伸，所述千斤顶固设于水平延伸段上，所述导杆竖直穿过千斤顶固定于地面上。采用本滑模的施工方法可对筒壁和横梁、板进行同步施工，解决两者之间连接不紧密的问题，且能将导杆回收重复使用，节约材料。

摘要： 本发明涉及一种结合快速终端滑模和线性滑模的组合滑模控制方法，包括如下步骤：S1、对于带有建模不确定和外部干扰信号的二阶非线性系统方程，分别建立快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程；S2、建立快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程的切换规则，用以快速切换快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程；所述步骤S1还包括如下子步骤：S101、确定带有建模不确定和外部干扰信号的二阶非线性系统方程；S102、借助于步骤S101中的二阶非线性系统方程，分别建立快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程。本发明提供的方法能够将快速终端滑模控制器和线性滑模控制器相结合，既能保持较快的收敛速度又能避免奇异问题。

摘要： 本发明涉及一种结合快速终端滑模和线性滑模的组合滑模控制方法，包括如下步骤：S1、对于带有建模不确定和外部干扰信号的二阶非线性系统方程，分别建立快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程；S2、建立快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程的切换规则，用以快速切换快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程；所述步骤S1还包括如下子步骤：S101、确定带有建模不确定和外部干扰信号的二阶非线性系统方程；S102、借助于步骤S101中的二阶非线性系统方程，分别建立快速终端滑模控制器方程和线性滑模控制器方程。本发明提供的方法能够将快速终端滑模控制器和线性滑模控制器相结合，既能保持较快的收敛速度又能避免奇异问题。

摘要： 本发明旨在公开一种基于SIESO(结构改进扩张状态观测器)的自适应连续非奇异快速终端滑模控制器(ACNFTSMC)设计方法。首先，针对传统扩张状态观测器影响控制系统性能的的初始峰值问题，本发明提出SIESO替代传统观测器来达到消除观测系统的初始峰值以及预估和补偿干扰/故障的作用。其次，针对传统观测器估计误差未知的问题，采用自适应技术对观测误差进行实时补偿。然后，为提升控制系统的快速收敛性、控制精度以及无抖动等性能，本发明采用连续非奇异快速终端滑模控制方法，并利用李雅普诺夫理论证明了控制系统的稳定性。最后，以二自由度机械臂为被控对象，验证了所提出的控制策略与其他现有先进控制技术相比的优越性。

摘要： 本发明公开了一种结构热试验的全局非奇异快速终端滑模控制方法，包括，构建结构热试验系统输出温度和可控硅导通角关系的数学模型；利用跟踪误差和积分型终端滑模面搭建全局非奇异快速终端滑模面；建立线性扩展状态观测器，观测输入扰动和外部扰动；基于所述结构热试验系统数学模型、所述线性扩展状态观测器、所述全局非奇异快速终端滑模面和等速趋近率，建立可控硅导通角α(t)的控制器；构造Lyapunov函数V(s)，满足Lyapunov稳定性条件V(s)>0，得到验证收敛性收敛于平衡状态。本发明通过快速项和非奇异项分别保证了在滑动阶段的收敛速度的加快和消除了奇异现象，等速趋近率加入，能够有效解决控制过程中的收敛停滞问题进一步保证了收敛速度加快。

摘要： 本发明公开了一种基于变指数幂次趋近律的板球系统积分终端滑模控制方法，本发明通过分析板球系统的滑模控制器可知，控制器中的趋近律由变指数幂次项、非线性函数项和指数项构成，由于γ取值的不同自动调整趋近律中的指数参数，通过幂次趋近项和指数趋近项的相互作用，可以在不同阶段都得到较快的跟踪速率，有效地减弱抖振；在非奇异积分终端滑模控制方法的作用下，当滑模函数状态远离滑动模态时，由Terminal吸引子作用使系统状态收敛；当滑模函数状态接近滑动模态时，收敛时间由线性项和积分项决定，此外，由于滑模函数引入了跟踪误差的非线性函数积分项，即得到期望误差的同时也减小了稳态误差。

摘要： 本发明的一种非线性系统动态事件触发终端滑模控制方法、设备及存储介质，本发明所设计的控制算法主要包括编解码模块，动态事件发生器模块和终端滑模控制模块；本发明针对一类二进制编码传输的非线性系统，设计了一种新颖的非奇异终端滑模控制方案；为了进一步减少工厂和控制器之间的通信负担，在终端滑模控制策略中引入了动态事件触发机制，通过正确处理二进制编解码误差和动态事件触发误差，提出了保证闭环系统可达实际滑模和最终有界的充分条件，明确量化了二进制编码和动态事件触发协议的影响。通过显式分析，排除了所开发的动态事件触发机制中的Zeno现象。最后，通过仿真和永磁同步电机调速系统的实际实验验证了该方案的可行性和有效性。

摘要： 本发明涉及一种基于观测器的线性牵引系统终端滑模控制方法，包括：建立d‑q坐标系下永磁直线同步电机的数学模型，将永磁直线同步电机的线性牵引系统中有约束的跟踪误差转换为无约束的转换误差；基于转换误差对从所述数学模型中解耦的速度环设计终端滑模控制器，并在确定终端滑模控制器为渐进稳定后，利用终端滑模控制器对电机的速度环进行控制，同时引入扩展状态观测器对终端滑模控制器进行前馈补偿，减少不确定性扰动对系统稳定性的干扰。本发明基于无约束的转换误差设计速度环的终端滑模控制器，并引入扩展状态观测器对终端滑模控制器进行前馈补偿，能够克服不确定的外部扰动对速度跟踪的影响，确保系统的鲁棒性。