终端滑模控制

摘要： 针对开关磁阻电机常规滑模控制器的抖振问题,提出一种改进分数阶终端滑模控制器。不同于常规的滑模控制策略,该控制器可以保证系统全局具有较快的收敛速度,并可以显著改善系统的抖振情况。利用分数阶系统稳定性理论和李雅普诺夫稳定性理论分析了该分数阶系统的稳定性和有限时间收敛特性。为了验证提出方法的有效性和实用性,进行了仿真分析与实验验证,结果表明:与常规滑模控制相比,改进的分数阶终端滑模控制器使开关磁阻电机控制系统具有更良好的动态特性,在加速、加载的情况下均具有更加优良的动态性能,且换相过程中转矩脉动更小。

摘要： 针对一类具有模型不确定性和外部扰动的时变非线性系统,基于模型参考控制方法,设计了具有固定时间收敛特性的终端滑模控制器.首先,提出一种带有输入饱和限幅和补偿信号滤波的模型参考控制结构;然后针对广义误差信号,采用新型终端滑模面设计了补偿控制器,较好地平衡靠近和远离平衡点的收敛速度.基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性和固定时间收敛特性,并给出了收敛时间上界.最后将该方法应用到含有极限环的非线性系统跟踪控制中,仿真结果验证了该方法的有效性.

摘要： 为提高采摘机器人的工作效率和控制精准度,提出一种基于改进A^(*)算法的路径规划与跟踪控制方法。首先建立移动采摘机器人的动力学模型,然后通过引入人工势场法改进了A^(*)算法的效率,实现了对采摘机器人运动路径的快速规划,最后利用状态观测器估计出系统状态,并设计终端滑模控制律来准确跟踪路径指令,大大提高了控制精度。仿真结果表明:设计的改进A^(*)算法相比于传统A^(*)算法具有更高的运行效率和更短的路径长度,移动车和机械臂的运行时间分别为6 s和2 s,路径长度分别为47.82 m和11.25 m,设计的终端滑模控制相比于滑模控制具有更优的控制精度,移动车和机械臂的最大跟踪误差为0.2 m和0.04 m,能够使采摘机器人更高效和更精准地运行。

摘要： 针对终端滑模控制的奇异性和抖振问题,提出了结合模糊控制和线性自抗扰技术的非奇异连续终端滑模控制算法。该算法中将系统电流环的控制方法改为线性自抗扰控制,并且利用模糊控制实时调整滑模趋近律的切换增益,获得线性自抗扰控制器的输入电流,通过线性自抗扰控制器获得反park变换的输入电压,调整电动机的输出位置,并将其与参考位置对比之后反馈给系统,得到精确的跟踪性能。此外,滑模控制用连续函数取代开关函数,减弱了系统的抖振现象。在此基础上,对控制器进行仿真,结果表明该控制算法能够在空载和扰动存在的条件下准确稳定地追踪到参考位置,验证了该算法的可行性和有效性。

摘要： 针对打击角度和打击时间约束制导问题,设计一种非奇异终端滑模寻的制导律。首先,将导弹视线角误差参考轨迹设计成含有一个未知参数的时间多项式以满足打击角度约束;而后,基于固定时间稳定设计一种终端滑模制导律使得跟踪误差收敛至零,同时利用在线优化方法确定未知参数的值以实现打击时间控制。所设计的制导方法不需要估计剩余飞行时间和预测碰撞点。数值仿真结果表明,该制导律能够保证导弹以期望打击角度和打击时间拦截匀速运动目标,具有良好的制导性能。

摘要： 随着工业机器人与精密机床的发展,传统的三环控制策略无法满足伺服系统对动态响应速度、位置跟踪精度及超调量越来越高的要求.针对这一问题,结合已有的研究成果,提出微分前馈控制与终端滑模结合的控制策略,在负反馈基础上,添加位置前馈控制,实现位置信号的快速跟踪,将非奇异快速终端滑模控制方法应用到位置环与速度环,提高电机位置跟踪精度以及在电机出现较大位置误差时减小超调量.理论分析和仿真验证算法的可行性和有效性.

摘要： 针对制导炮弹攻击地面目标的末端导引问题,提出一种带有攻击角和视场角约束的有限时间滑模导引律.首先,在传统终端滑模面的基础上加入视场角约束,并构造正切型障碍李雅普诺夫函数来解决滑模面到达段的约束问题,以保证制导系统在状态受限的情况下有限时间收敛.其次,利用扩张状态观测器来估计并补偿目标机动带来的扰动,有效削弱了导引指令的抖振现象.然后,基于稳定性理论对导引律进行分析与证明.最后,通过仿真对比验证该导引律的有效性与鲁棒性.仿真结果表明,该导引律不仅能满足攻击角和视场角约束,还具有指令连续、制导时间短、命中精度高等优点.

摘要： 针对星间通信时延和信号量化情形下编队航天器,研究对应的姿态协同控制器设计问题.首先,为节省编队航天器星间通信的带宽资源,提出基于信号量化的星间数据通信策略,并设计了一种终端滑模姿态协同控制器以保证航天器编队姿态同步系统的渐近稳定;其次,考虑到航天器间可能存在通信时延,考虑基于信号量化的通信策略,提出一种基于指对数滑模面的编队航天器协同控制器设计方法,能保证编队航天器在有限时间内达到期望姿态;最后基于包含4个航天器的编队系统,通过仿真验证了所提出的协同控制方法的有效性.

摘要： 针对永磁同步电机传统滑模控制的调速性能受到电机系统状态变量变化的影响,提出了一种采用支持向量机智能预测永磁同步电机可变参数非奇异快速终端滑模控制策略.首先设计了一种快速收敛的新型可变参数非奇异快速终端滑模面,该滑模面实现了全局快速收敛且消除了奇异现象并且滑模参数随系统状态改变,实现了不同系统状态下,永磁同步电机可以始终保持优异的调速性能;然后,引入支持向量机智能算法对滑模面状态变量参数建模,实现滑模面状态变量参数根据电机系统状态在线调整;最后,采用角速度与q轴定子参考电流二阶模型来设计永磁同步电机可变参数非奇异快速终端滑模速度控制器以减小模型误差.数值仿真结果表明:采用支持向量机建立的滑模面状态变量参数预测模型能够根据电机系统参数变化预测得到滑模面状态变量参数最优值;所提出的可变参数非奇异快速终端滑模控制策略与非奇异快速终端滑模控制策略相比,控制性能不受电机参数变化的影响,具有收敛速度快、鲁棒性好、转速超调小、控制精度高等优点.

摘要： 针对刚性机械臂有限时间鲁棒控制问题,提出了一种新的自适应非奇异快速终端滑模控制方法.该方法将非奇异快速终端滑模控制与自适应律相结合,使用非奇异快速终端滑模面加快机械臂轨迹跟踪误差的收敛速度,解决了终端滑模中的奇异问题;通过双曲正切函数代替符号函数减小控制输入的抖振;利用自适应律对未知的外部扰动和系统的不确定性进行估计,实现了在集总扰动未知情况下的轨迹跟踪.构造Lyapunov函数,证明机械臂系统能够在有限时间内稳定收敛.最后二自由度机械臂仿真实验结果验证了所设计控制器的有效性和鲁棒性.

摘要： 从终端滑模结构、滑模到达条件、奇异问题、抖振问题、非匹配不确定系统控制、输入受限系统控制和离散终端滑模控制等七个方面,分析和总结了终端滑模控制理论近年的研究与发展.分析了终端滑模、快速终端滑模、非奇异终端滑模、双幂次型快速终端滑模、非奇异快速终端滑模、全局终端滑模、基于恒等变换的非奇异快速终端滑模及其他形式的终端滑模的特点和关键要素,讨论了滑模到达条件中的趋近律、有限时间收敛特性和固定时间收敛特性.最后,指出了终端滑模控制未来可能的几个研究与发展方向.

摘要： 借助导数状态反馈控制,将终端滑模控制策略应用到一类匹配不确定多输入多输出(MIMO)广义线性系统中.设计了特殊的终端滑模面和相应的变结构控制律,不仅保证了系统正则、无脉冲模,而且保证了系统从任意初始状态出发都能在有限时间内到达终端滑模面,在系统到达终端滑模面后保证系统状态保持在终端滑模面上,并沿滑模面在有限时间内到达系统的平衡点.最后,仿真实例验证了所提出方法的有效性.

摘要： 本文对一类具有模型不确定的非线性系统,根据终端滑模控制原理,提出了模糊逻辑控制的终端滑模控制器.由于使用了适当的模糊逻辑切换,避免了模糊控制所固有的抖振现象.通过构造Lyapunov函数,证明了算法的全局稳定性,且跟踪误差收敛到零的一个邻域内.仿真结果表明,设计的模糊终端滑模控制器,对模型不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能.

摘要： 基于backstepping技术,提出一类混沌系统的终端滑模控制方法,使得混沌系统的输出在有限时间内跟踪上光滑可微的期望信号.通过设计特殊的终端滑模和相应的控制策略,并采用backstepping方法反向递归设计思想,保证系统的跟踪误差收敛到原点.仿真结果验证了所提出方法的有效性和分析的正确性.

摘要： 本文用Lagrange方程对柔性机械臂进行了动力学建模,运用重新定义系统输出的方法将系统分解成输入输出子系统和内部子系统,设计终端滑模控制器.使输入输出子系统在有限时间收敛到零;解决了柔性臂非最小相位问题,通过选择适当的控制器六个参数,保证整个系统的渐近稳定.采用s函数编程进行仿真研究.仿真结果证明了设计的有效性.

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： 本发明公开了一种应用智能车辆纵向速度控制的RBF神经网络的终端滑模控制方法，包括以下步骤：设计以速度误差为控制变量的终端滑模变结构控制算法，并设计针对滑模控制切换增益进行自适应调节的RBF神经网络控制器，对切换增益进行实时优化，通过逆纵向动力学控制器，最终得到车辆所需期望油门开度/期望制动压力。通过以上控制模型及控制算法，可以实现一下有益效果：1、提高智能汽车纵向速度跟踪能力，有效减提升车辆的乘坐舒适性与操作稳定性；2、实现对传统滑模控制“抖振”特性的有效抑制，进一步提高滑模控制在纵向速度控制中的精确性；3、对于车辆模型精确度要求不高，易于控制实现，对于中高端车辆以及智能交通的发展都有着重要的意义。

摘要： 本发明公开了一种基于自适应终端滑模控制器的机械臂轨迹跟踪控制方法，步骤为：1、建立具有n个自由度旋转关节的刚性机械臂系统动力学模型；2、通过光电编码器获取机械臂各关节角度q和角速度的测量信息，设置各关节跟踪的期望角度qd和期望角速度并计算机械臂轨迹跟踪误差ε1＝q‑qd和轨迹跟踪误差对时间一阶导数3、根据ε1和ε2建立一种新型非奇异终端滑模面s；4、根据该滑模面s设计出机械臂各关节驱动电机的控制力矩τ，并建立可调整控制增益的自适应率来动态估计系统集总扰动上界。本发明能够在机械臂系统存在参数摄动和力矩干扰等内外部干扰的情况下，基于各关节角度和角速度的测量信息进行实时反馈以实现机械臂轨迹跟踪的精确控制，并保证控制全程的鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种基于自适应非奇异终端滑模控制的航天器集群控制方法。该方法用于实现航天器集群的飞行控制，包括步骤：建立坐标系，建立混合高斯模型，建立自适应人工势能函数，确定非奇异终端滑模控制滑模面，确定非奇异终端滑模控制的控制律。本发明的方法通过利用混合高斯模型解析描述目标航天器的外包络，基于混合高斯模型建立不确定环境因素和目标航天器外形影响的自适应人工势能函数，而后基于自适应人工势能函数，结合非奇异终端滑模控制和PID控制计算确定跟踪航天器对应的非奇异终端滑模控制的控制律，以对跟踪航天器跟踪参考轨迹进行控制，能够同时考虑航天器复杂外形的影响和不确定环境因素的影响，具有更高的控制精度和更好的适应性。

摘要： 本发明公开了一种基于非奇异终端滑模控制的航天器集群控制方法。该方法用于实现航天器集群的飞行控制，包括步骤：建立坐标系，建立混合高斯模型，建立人工势能函数，确定非奇异终端滑模控制滑模面，确定非奇异终端滑模控制的控制律。本发明的基于非奇异终端滑模控制的航天器集群控制方法通过利用混合高斯模型解析描述目标航天器的外包络，并基于混合高斯模型建立目标航天器外形影响的改进人工势能函数，而后基于改进人工势能函数，结合非奇异终端滑模控制计算确定跟踪航天器对应的非奇异终端滑模控制的控制律，以对跟踪航天器跟踪参考轨迹进行控制，能够充分考虑航天器复杂外形对航天器集群飞行控制的影响，具有更高的控制精度和更好的适应性。

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： 本发明公开了一种主动型假脚控制方法和系统，还涉及一种终端滑模控制器，通过引入终端滑模与积分滑模设计了一种终端滑模面，并对算法进行稳定性分析及证明。能够很好地提高假脚的稳定性与抗干扰性。

摘要： 本发明公开了一种基于非奇异终端滑模控制的汽车横向稳定性控制方法，包括获取影响车辆稳定性的关键因素、获取横摆角速度和质心侧偏角的阈值、获取最优附加横摆力矩、获取最终附加横摆力矩、设计最优四轮转矩分配算法、装车应用等步骤。有益效果：本发明通过完成车辆动力学的建模，在此基础上完成了整车横向动力学系统控制模型的构建，基于横摆角速度和质心侧偏角实际值与参考值的偏差，通过非奇异终端滑模控制算法求解得到两个横摆力矩，并利用粒子群算法对两者进行自适应分配得到最终横摆力矩；最终，建立了一种简洁可靠的最优转矩分配算法计算出实时的四轮最优转矩，提高在特殊行驶工况下智能汽车的横向稳定性能。