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考虑输入饱和的农用拖拉机路径跟踪有限时间控制

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控制与决策 2024年第6期39卷 1943-1950页

作者：马莉刘国威丁世宏刘陆葛群辉江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 德玛克(长兴)注塑系统有限公司浙江湖州313100

针对农用拖拉机的路径跟踪控制问题,提出基于有限时间和饱和技术的路径跟踪控制策略.首先,建立农机路径跟踪运动学模型,并通过有限时间控制技术,构造有限时间路径跟踪控制方法;其次,考虑到农用拖拉机的转向系统物理限制,将饱和技术与有... 详细信息

针对农用拖拉机的路径跟踪控制问题,提出基于有限时间和饱和技术的路径跟踪控制策略.首先,建立农机路径跟踪运动学模型,并通过有限时间控制技术,构造有限时间路径跟踪控制方法;其次,考虑到农用拖拉机的转向系统物理限制,将饱和技术与有限时间控制结合,给出复合的路径跟踪控制方法,通过严格的理论分析验证闭环系统在该控制器下的有限时间稳定性;最后,通过仿真结果表明,所设计的制导方法可以保证农用拖拉机快速、稳定地完成路径跟踪目标.

关键词：农用拖拉机精准农业自动导航路径跟踪有限时间控制饱和控制器

基于复合自适应的Buck变换器预设性能控制

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电子测量与仪器学报 2024年第4期38卷 85-93页

作者：张逸孙金林丁世宏常亚菲邢高勇江苏大学电气信息工程学院镇江212013 北京控制工程研究所北京100190 中国农业大学工学院北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

针对Buck型变换器在复杂环境下发生负载波动时输出电压受扰的问题,提出了一种复合自适应预设性能控制方案以提升其控制效果。首先,利用自适应律对模型中包含负载项的非线性函数进行预测估计,同时通过在自适应律更新过程中构建并行估计... 详细信息

针对Buck型变换器在复杂环境下发生负载波动时输出电压受扰的问题,提出了一种复合自适应预设性能控制方案以提升其控制效果。首先,利用自适应律对模型中包含负载项的非线性函数进行预测估计,同时通过在自适应律更新过程中构建并行估计模型获取预测误差,并将预测误差和跟踪误差融合以设计自适应参数更新律。然后,采用广义比例积分观测器来对剩余不确定性和外部扰动进行估计,并在控制律中进行补偿。最后,结合指令滤波反步控制和指定时间预设性能控制技术,提出了Buck型变换器复合自适应预设性能控制方案。所提出的方案保证了对负载波动的高精度预测,避免了在突发情况下输出电压超出预设函数范围,此外还证明了闭环控制系统中的信号收敛性。实验结果表明,复合自适应预设性能控制在负载突然减小的情况下系统最大偏离电压为0.376 V,相比于传统自适应反步控制的1.773 V减少了78.7%,验证了所提方案的有效性以及优越性。

关键词： Buck型变换器自适应控制反步法非线性控制预设性能控制指令滤波

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基于固定时间终端滑模的永磁同步电机控制

扬州大学学报（自然科学版） 2024年第2期27卷 15-20页

作者：王震刘洋洪毅洪伟曹金山刘陆丁世宏江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 德玛克(长兴)注塑系统有限公司浙江湖州313100

为了提高永磁同步电机的鲁棒性和跟踪精度,提出一种新型固定时间终端滑模控制方法.首先,在d-q坐标系中构建永磁同步电机的数学模型,给出q轴电流和电机转速的表达式;其次,通过给出的固定时间终端滑模的滑模面和导出的系统控制输入表达式... 详细信息

为了提高永磁同步电机的鲁棒性和跟踪精度,提出一种新型固定时间终端滑模控制方法.首先,在d-q坐标系中构建永磁同步电机的数学模型,给出q轴电流和电机转速的表达式;其次,通过给出的固定时间终端滑模的滑模面和导出的系统控制输入表达式,实现电机转速的固定时间收敛.仿真结果表明,相比于传统比例积分和滑模算法,所提控制方案可有效改善永磁同步电机的响应速度、运行稳定性和抗干扰性能.

关键词：永磁同步电机终端滑模固定时间

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混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮特性分析

中国电机工程学报 2023年第2期43卷 789-797页

作者：袁野孙玉坤丁世宏杨帆江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013

单绕组磁悬浮开关磁阻电机可以实现全功率转矩和转矩/悬浮两种模式运行,具有转矩系统与悬浮系统高度集成的独特优势,但存在悬浮力输出范围有限的弊端。针对上述问题,该文将单绕组磁悬浮开关磁阻电机模块设计,与直流磁悬浮轴承一体化集成... 详细信息

单绕组磁悬浮开关磁阻电机可以实现全功率转矩和转矩/悬浮两种模式运行,具有转矩系统与悬浮系统高度集成的独特优势,但存在悬浮力输出范围有限的弊端。针对上述问题,该文将单绕组磁悬浮开关磁阻电机模块设计,与直流磁悬浮轴承一体化集成,形成混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机(hybrid single winding bearingless switched reluctance motor,HSWBSRM)。进一步将HSWBSRM宽支承系统的定子凸极与转子凸极设计为宽齿-窄齿互相配合形式,引入轴向充磁永磁体提供产生悬浮力的偏置磁场,提高悬浮力输出能力,降低了系统的体积与悬浮功耗。该文首先阐明混合单绕组磁悬浮电机结构与运行原理,并揭示设计约束条件。针对典型实验样机参数,构建三维有限元分析模型,着重围绕宽支承系统偏置、主动悬浮特性以及单绕组系统转矩/悬浮特性开展深入分析。最后,在探明宽支承系统与单绕组系统耦合特性的基础上,提出相应控制策略并构建控制系统,验证HSWBSRM悬浮机理的可行性与有效性。

关键词：磁悬浮开关磁阻电机飞轮电池单绕组有限元分析控制策略

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高阶滑模控制理论综述

控制理论与应用 2022年第12期39卷 2193-2201页

作者：刘陆丁世宏李世华江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096

滑模控制方法因其结构简单且对系统不确定及外部扰动具有良好的鲁棒性受到人们的广泛关注.因此,目前正处于飞速发展阶段.首先,本文回顾了滑模控制理论的起源,简单介绍了传统一阶滑模控制方法的发展;其次,列举了几种常用的二阶滑模控制方... 详细信息

滑模控制方法因其结构简单且对系统不确定及外部扰动具有良好的鲁棒性受到人们的广泛关注.因此,目前正处于飞速发展阶段.首先,本文回顾了滑模控制理论的起源,简单介绍了传统一阶滑模控制方法的发展;其次,列举了几种常用的二阶滑模控制方法,并介绍了其工作原理;接着,总结了高阶滑模控制理论的研究现状,主要包括齐次性算法和继电–多项式算法的研究成果;最后,结合高阶滑模控制方法中需要克服的问题,讨论了未来可能的研究方向.

关键词：高阶滑模齐次算法继电–多项式算法智能滑模 Lyapunov方法

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统解耦控制策略

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中国电机工程学报 2023年第23期43卷 9310-9318页

作者：袁野施天宇孙玉坤杜怿丁世宏王子羲杨帆江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013 清华大学摩擦学国家重点实验室北京市海淀区100084

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮力位移刚度系数和电流刚度系数受转子位置动态耦合,具有非线性时变特征,严重影响悬浮系统运行鲁棒性。针对上述问题,该文提出基于耦合悬浮力调节器的悬浮系统控制策略。首先,基于有限元分析和麦克斯韦应力法... 详细信息

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮力位移刚度系数和电流刚度系数受转子位置动态耦合,具有非线性时变特征,严重影响悬浮系统运行鲁棒性。针对上述问题,该文提出基于耦合悬浮力调节器的悬浮系统控制策略。首先,基于有限元分析和麦克斯韦应力法,揭示悬浮力非线性时变规律,并建立完善的数学模型;进一步将该模型表征为位置解耦悬浮力模型和非线性时变耦合分量。其中,位置解耦悬浮力模型一方面作为悬浮系统的直接反馈模型,另一方面用于设计耦合悬浮力观测器,实时在线获取非线性时变耦合分量。所获取的耦合分量作为外部干扰前馈补偿至悬浮控制系统。最后,针对基于耦合悬浮力调节器以及控制系统的有效性开展仿真分析与实验验证,结果表明,所提控制方法可以有效地解决转子位置对悬浮系统的动态耦合,提升系统鲁棒性。

关键词：磁悬浮开关磁阻电机耦合悬浮力观测器解耦控制

输入饱和下的非线性积分系统的全局有限时间镇定

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自动化学报 2011年第10期37卷 1222-1231页

作者：丁世宏李世华江苏大学电气信息工程学院镇江212013 东南大学自动化学院南京210096

针对一类非线性积分系统,利用有限时间控制技术,提出了一种输入饱和情况下的全局有限时间控制方案.首先,基于有限时间Lyapunov稳定性理论,设计镇定系统的全局有限时间递归控制器.然后,将该递归控制器与饱和函数结合得到饱和控制器.数学... 详细信息

针对一类非线性积分系统,利用有限时间控制技术,提出了一种输入饱和情况下的全局有限时间控制方案.首先,基于有限时间Lyapunov稳定性理论,设计镇定系统的全局有限时间递归控制器.然后,将该递归控制器与饱和函数结合得到饱和控制器.数学上严格证明了在该饱和控制器的作用下,闭环系统满足全局有限时间稳定性.仿真结果验证了该方法的有效性.

关键词：非线性系统有限时间镇定饱和控制积分系统

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“滑模控制理论与应用最新进展”专刊前言

控制理论与应用 2023年第7期40卷 1149-1150页

作者：李世华胡庆雷丁世宏都海波东南大学北京航空航天大学江苏大学合肥工业大学

滑模控制因其对系统不确定性、参数摄动和外部扰动的强鲁棒性和易于工程实现等优点, 已经成为非线性控制领域的一个重要分支. 一方面, 在处理非线性系统镇定、干扰抑制、参数不确定、输入/输出约束等非线性控制理论问题时, 滑模控制理... 详细信息

滑模控制因其对系统不确定性、参数摄动和外部扰动的强鲁棒性和易于工程实现等优点, 已经成为非线性控制领域的一个重要分支. 一方面, 在处理非线性系统镇定、干扰抑制、参数不确定、输入/输出约束等非线性控制理论问题时, 滑模控制理论得到了极大的发展, 一系列滑摸控制相关设计工具和理论分析方法被提出,并得到逐步完善. 另一方面, 滑模控制理论也被尝试应用于多种实际工业系统, 如机器人系统、电机系统、电动汽车、飞行器等. 尽管滑模控制理论的发展已有几十年, 但随着近年来智能系统的快速发展, 滑摸控制理论还面临着一系列的挑战, 如处理混杂系统、网络化系统、高阶非线性系统、抖振抑制等问题. 此外, 随着数字控制器性能的急速提升, 滑模控制技术在工业控制系统中的实际应用也备受关注.

关键词：工业控制系统非线性控制理论高阶非线性系统机器人系统控制器性能输入/输出混杂系统滑模控制

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空间飞行器姿态的有限时间跟踪控制方法

航空学报 2007年第3期28卷 628-633页

作者：丁世宏李世华东南大学自动化学院江苏南京210096

针对带不确定项的空间飞行器系统姿态跟踪控制问题,给出一种基于有限时间控制技术的滑模控制方法。使得姿态跟踪误差系统不仅可在有限时间内从任意状态到达滑动面,而且也可在有限时间内沿滑动面收敛到零,并给出了严格的数学证明。为了... 详细信息

针对带不确定项的空间飞行器系统姿态跟踪控制问题,给出一种基于有限时间控制技术的滑模控制方法。使得姿态跟踪误差系统不仅可在有限时间内从任意状态到达滑动面,而且也可在有限时间内沿滑动面收敛到零,并给出了严格的数学证明。为了避免控制律中的颤动问题,一种新的饱和函数被用来代替控制律中符号函数。数值仿真实验说明了该方法的有效性。

关键词：姿态控制有限时间收敛滑模控制空间飞行器