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基于模糊滑模的四旋翼无人机固定时间姿态跟踪

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控制工程 2024年

作者：李方正刘振刘昆高存臣青岛大学自动化学院海军航空大学青岛校区中国海洋大学数学科学学院

针对存在惯性不确定性和外界干扰的四旋翼无人机系统，基于固定时间稳定性理论和模糊滑模控制策略，研究了其姿态自适应固定时间控制问题。首先，针对模型不确定性和未知扰动，设计了一种固定时间干扰观测器来实时估计未知集总扰动。其... 详细信息

针对存在惯性不确定性和外界干扰的四旋翼无人机系统，基于固定时间稳定性理论和模糊滑模控制策略，研究了其姿态自适应固定时间控制问题。首先，针对模型不确定性和未知扰动，设计了一种固定时间干扰观测器来实时估计未知集总扰动。其次，基于所设计的非奇异终端滑模面，提出了新的模糊滑模变结构控制策略，不仅可避免系统奇异性问题的发生，而且自适应调节系统的控制增益以进一步削弱系统抖振。并且，利用Lyapunov函数法和固定时间稳定性理论给出了姿态跟踪误差系统的固定时间收敛性分析。最后，仿真结果验证了所设计控制方法的有效性。

关键词：四旋翼无人机姿态跟踪固定时间稳定模糊逻辑系统非奇异终端滑模

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机械臂自适应超螺旋积分终端滑模控制

机械科学与技术 2023年

作者：张岳刘振江保平高存臣青岛大学自动化学院苏州科技大学电子与信息工程学院中国海洋大学数学科学学院

针对■-自由度不确定性刚性机械臂动力学系统，提出了一种新的自适应超螺旋积分终端滑模控制方法，以实现机械臂系统的轨迹跟踪控制。首先，给出了一种新型的积分终端滑模面设计，并基于所提出的改进变指数趋近律方案，设计了系统的自... 详细信息

针对■-自由度不确定性刚性机械臂动力学系统，提出了一种新的自适应超螺旋积分终端滑模控制方法，以实现机械臂系统的轨迹跟踪控制。首先，给出了一种新型的积分终端滑模面设计，并基于所提出的改进变指数趋近律方案，设计了系统的自适应滑模变结构控制器，以有效地抑制系统的未知不确定性和外界扰动，并保证系统快速到达滑模面，降低系统的抖振。其次，通过构造合适的Lyapunov函数，对机械臂误差系统的收敛性进行了分析。最后，利用二自由度机械臂系统模型进行仿真实验，验证了所提出控制方法的有效性。

关键词：机械臂积分终端滑模自适应律超螺旋算法

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机械臂系统自适应神经网络滑模控制器设计

控制工程 2023年第9期30卷 1624-1629页

作者：赵兴强刘振高存臣青岛大学自动化学院山东青岛266071 中国海洋大学数学科学学院山东青岛266000

针对机器人系统滑模控制器设计存在的抖振问题,提出了一种新型的具有可变滑模增益的控制器设计方案。在传统滑模控制器设计的基础上,该控制方案的创新之处在于所设计控制器的开关增益可实现动态自适应调整。采用径向基函数神经网络(radi... 详细信息

针对机器人系统滑模控制器设计存在的抖振问题,提出了一种新型的具有可变滑模增益的控制器设计方案。在传统滑模控制器设计的基础上,该控制方案的创新之处在于所设计控制器的开关增益可实现动态自适应调整。采用径向基函数神经网络(radialbasis function neural network,RBFNN),使开关增益随关节参数动态改变,以适应系统的未建模动态及未知扰动。通过加入适当的自适应控制算法,有效地抑制逼近误差及外部扰动。并且,通过李雅普诺夫方法证明了系统的轨迹跟踪误差可渐近收敛到0。最后,仿真结果表明,所设计的方案降低了系统抖振,同时可有效地提高跟踪精度。

关键词：机械臂径向基函数神经网络滑模控制自适应增益

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含执行器故障的机械臂系统滑模容错控制

控制工程 2023年

作者：徐正伟刘振江保平高存臣山东省工业控制技术重点实验室中国海洋大学数学科学学院青岛大学自动化学院苏州科技大学电子与信息工程学院

针对存在外界干扰及执行器故障的机械臂动力学系统，研究了其轨迹跟踪控制问题。通过所建立的带有不确定干扰和执行器故障的机械臂系统状态方程，设计了一种基于改进趋近律的自适应滑模容错控制器，利用自适应算法来估计并补偿未知干扰... 详细信息

针对存在外界干扰及执行器故障的机械臂动力学系统，研究了其轨迹跟踪控制问题。通过所建立的带有不确定干扰和执行器故障的机械臂系统状态方程，设计了一种基于改进趋近律的自适应滑模容错控制器，利用自适应算法来估计并补偿未知干扰及故障信号，以进一步提高闭环系统的动态性能，并结合Lyapunov稳定性理论证明了闭环误差系统的收敛性。最后，以二连杆机械臂为对象，仿真验证了所设计控制器具有良好的抗干扰和容错性能。

关键词：机械臂执行器故障滑模控制趋近律容错控制

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滞后离散线性定常系统的准滑模变结构控制

自动化学报 2002年第4期28卷 625-630页

作者：张新政邓则名高存臣广东工业大学自动化研究所广州510080 烟台师范学院数学与计算机科学系烟台264025

研究了滞后离散线性定常系统的准滑模变结构控制问题 ,给出了滞后离散线性定常系统的准滑模 ,理想准滑模 ,非理想准滑模与准滑模带的概念 ;还给出了实现准滑模的条件 .通过非奇异线性变换 ,将上述系统化成了简约型 ,并给出了变结构控制... 详细信息

研究了滞后离散线性定常系统的准滑模变结构控制问题 ,给出了滞后离散线性定常系统的准滑模 ,理想准滑模 ,非理想准滑模与准滑模带的概念 ;还给出了实现准滑模的条件 .通过非奇异线性变换 ,将上述系统化成了简约型 ,并给出了变结构控制律的设计方案 .利用 Lya-punov函数法 ,证明了系统准滑模的稳定性 .

关键词：滞后离散线性定常系统准滑模变结构控制稳定性

一类具有连续分布时滞的分布参数系统的反馈控制

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控制与决策 2013年第3期28卷 445-450页

作者：高存臣刘振徐瑞萍中国海洋大学数学科学学院山东青岛266100 中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100

针对一类同时具有变时滞和连续分布时滞的分布参数系统的状态反馈控制问题进行了研究,通过选择适当的Lyapunov-Krasovskii函数,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了变时滞闭环系统渐近稳定的一个充分条件.设计了无记忆的状态反馈控制器... 详细信息

针对一类同时具有变时滞和连续分布时滞的分布参数系统的状态反馈控制问题进行了研究,通过选择适当的Lyapunov-Krasovskii函数,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了变时滞闭环系统渐近稳定的一个充分条件.设计了无记忆的状态反馈控制器,使得在一个正定矩阵存在的条件下,闭环系统是可镇定的,从而得到了常时滞分布参数系统可镇定的一个推论.最后,通过一个数值仿真例子说明了所给出设计方法的可行性和有效性.

关键词：分布参数系统变时滞分布时滞反馈控制线性矩阵不等式

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复合非线性反馈积分滑模控制器的设计

信息与控制 2014年第1期43卷 19-23页

作者：高超高存臣中国海洋大学数学科学学院山东青岛266100

通过采用非线性反馈控制(CNF)技术解决了跟踪控制中的超调问题.首先针对一类带有非匹配扰动的不确定连续系统设计了一个连续积分型的滑模面(ISM),使得系统的滑动模态是渐近稳定的;然后基于这个滑模面设计了一个积分滑模控制器(ISMC),使... 详细信息

通过采用非线性反馈控制(CNF)技术解决了跟踪控制中的超调问题.首先针对一类带有非匹配扰动的不确定连续系统设计了一个连续积分型的滑模面(ISM),使得系统的滑动模态是渐近稳定的;然后基于这个滑模面设计了一个积分滑模控制器(ISMC),使得系统的状态轨线在初始时刻就位于滑模面并且ISMC对不确定项具有鲁棒性.在系统轨线到达滑模面后,引入复合非线性反馈技术,设计了复合非线性积分滑模控制器(CNF-SMC),以达到降低系统超调的目的.仿真结果说明了该方法的有效性.

关键词：积分滑模面积分滑模控制器复合非线性反馈不确定系统

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滞后离散广义不确定系统的变结构控制

控制与决策 2007年第1期22卷 95-99页

作者：郭继峰高存臣中国海洋大学数学系

首先引入一种新的受限系统等价分解形式,将所给的系统分解成两个低维的子系统.其次设计了带有差分补偿器的切换函数,使得系统在准切换流形上的运动渐近稳定.然后在不确定项有界的条件下设计了离散变结构控制律,使得在控制的作用下,系统... 详细信息

首先引入一种新的受限系统等价分解形式,将所给的系统分解成两个低维的子系统.其次设计了带有差分补偿器的切换函数,使得系统在准切换流形上的运动渐近稳定.然后在不确定项有界的条件下设计了离散变结构控制律,使得在控制的作用下,系统的解的轨迹于有限步内进入准切换流形的一个邻域内,并最终收敛于原点邻域内的一个小的抖振.最后给出了数值仿真曲线,以说明该综合设计方法的可行性和有效性.

关键词：离散广义系统不确定系统多时滞变结构控制

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时滞离散时间系统的非线性准滑模鲁棒控制

控制理论与应用 2013年第1期30卷 123-130页

作者：高存臣刘振任启峰中国海洋大学数学科学学院山东青岛266100

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵... 详细信息

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵不等式技术,给出了该类时滞离散系统非线性准滑模面的设计方法,并得到了稳定的非线性准滑模面存在的充分条件;其次,基于一种改进的离散趋近律方法,设计了相应的准滑模控制器,以保证系统的状态在有限时间内到达准滑模,从而将此类非线性系统的滑模变结构控制的分析与综合问题推广到了时滞非线性系统.最后,仿真结果表明,在本文所设计的准滑模面与准滑模变结构控制器的作用下,系统的状态是稳定的,且具有响应速度快、超调量小、调节时间较小等优点,从而说明了本文所设计方法的有效性.

关键词：非线性准滑模面准滑模变结构控制离散时间系统时滞线性矩阵不等式