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基于ESO的气流引纬滑模分数阶反步控制

现代纺织技术 2024年

作者：郝祖茂沈丹峰赵刚李许锋西安工程大学机电工程学院陕西长岭纺织机电科技有限公司

针对气流引纬纱线飞行过程中存在不确定时变因素和未建模问题，提出了一种基于有限时间扩张状态观测器的神经积分滑模分数阶反步控制器。通过对纬纱在气流引纬过程的动力学分析，得到系统的状态方程，引入有限时间扩张状态观测器，对复... 详细信息

针对气流引纬纱线飞行过程中存在不确定时变因素和未建模问题，提出了一种基于有限时间扩张状态观测器的神经积分滑模分数阶反步控制器。通过对纬纱在气流引纬过程的动力学分析，得到系统的状态方程，引入有限时间扩张状态观测器，对复合扰动问题进行有效估计降低跟踪误差，设计非线性积分滑模面采用RBF神经网络对滑模面系数进行补偿修正并融合到反步控制中保证了算法有限时间收敛和稳定性，在虚拟控制律中加入了分数阶理论，进一步提升了系统的稳定性和抗干扰能力。最后，为了使得引纬完成的时间更接近设定值，在筘幅中间额外增加了4个探纬器对纱线的运动状态做出调整。研究设计的控制器和改善的引纬结构使得引纬完成的时间更接近设定值，研究验证了所设计方案的有效性。

关键词：气流引纬结构扩张状态观测器积分滑模面分数阶 RBF神经网络

基于固定时间稳定与部分状态反馈的角度约束制导律

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弹箭与制导学报 2024年第1期44卷 13-19页

作者：许琛牛智奇骆盛杜凤怀韩迪王洋西安现代控制技术研究所陕西西安710065 西京学院计算机学院陕西西安710123

针对终端角度约束制导问题,提出了一种采用部分状态反馈的固定时间收敛角度约束制导律。首先,基于一致精确鲁棒微分器(uniform robust exact differentiator,URED)算法,设计了固定时间状态观测器来估计不可测的系统状态。然后,基于固定... 详细信息

针对终端角度约束制导问题,提出了一种采用部分状态反馈的固定时间收敛角度约束制导律。首先,基于一致精确鲁棒微分器(uniform robust exact differentiator,URED)算法,设计了固定时间状态观测器来估计不可测的系统状态。然后,基于固定时间稳定理论,设计了固定时间收敛的积分滑模面,并设计了固定时间制导律保证滑模面及制导误差的固定时间收敛。相比于传统有限时间制导律,文中所设计的固定时间制导律的收敛时间上界不受初始制导误差影响,因此可以在各类初始条件下都能保证快速收敛性能。同时,所设计的方法只需部分状态进行反馈,可以有效简化制导系统的硬件组成。最后,仿真结果表明,在各类初始制导误差及部分状态反馈条件下,所提出的方法都能取得良好的收敛速度与制导精度。

关键词：滑模制导律固定时间收敛部分状态反馈积分滑模面

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不确定分数阶广义系统的滑模控制器设计与仿真

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第11期43卷 1521-1528页

作者：李惜笑杨冬梅东北大学理学院辽宁沈阳110819

针对一类含有外部扰动的分数阶广义系统进行滑模控制研究,提出了一种改进的指数趋近律从理论上消除了抖振.通过构造分数阶反馈控制器的方法将分数阶广义系统正常化.采用积分滑模面以消除滑模运动的趋近阶段.分数阶次α分0<α<1和1<α<2... 详细信息

针对一类含有外部扰动的分数阶广义系统进行滑模控制研究,提出了一种改进的指数趋近律从理论上消除了抖振.通过构造分数阶反馈控制器的方法将分数阶广义系统正常化.采用积分滑模面以消除滑模运动的趋近阶段.分数阶次α分0滑模控制器的设计中,对指数趋近律进行了性能的改进,以所设计的连续函数代替符号函数,使得当状态趋近滑动模态时可以与滑动模态实现光滑过渡.最后,通过Simulink建立滑模控制仿真实验,验证了0<α<1和1<α<2两种情况下算法的有效性.

关键词：滑模控制指数趋近律分数阶系统广义系统积分滑模面 LMI

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基于固定时间滑模的直流微电网系统电压控制

电力科学与技术学报 2023年第6期38卷 159-166,236页

作者：卢艳杰刘永慧上海电机学院电气学院上海201306

针对含有恒功率负载的直流微电网系统,为了抑制恒功率负载的负阻抗性造成的系统直流母线电压振荡现象,采用固定时间滑模控制方法研究直流母线电压的控制问题。首先,建立含恒功率负载和储能单元的直流微电网系统的数学模型;其次,结合固... 详细信息

针对含有恒功率负载的直流微电网系统,为了抑制恒功率负载的负阻抗性造成的系统直流母线电压振荡现象,采用固定时间滑模控制方法研究直流母线电压的控制问题。首先,建立含恒功率负载和储能单元的直流微电网系统的数学模型;其次,结合固定时间稳定性理论,设计积分型滑模面,在此基础上构造固定时间滑模控制器,通过对系统状态进行可达性分析,给出系统收敛时间上界的估计值;然后,通过对滑动模态进行稳定性分析,结合线性矩阵不等式求解得到控制器增益;最后,以含有2个恒功率负载和1个储能单元的直流微电网系统为例进行仿真实验,仿真结果表明,所设计控制器能够有效抑制恒功率负载扰动对直流母线电压带来的不良影响。

关键词：直流微电网系统恒功率负载积分滑模面固定时间滑模控制线性矩阵不等式

基于改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

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组合机床与自动化加工技术 2022年第1期 85-88,93页

作者：张祺琛刘细平王方凯文朱文健郭高胜江西理工大学电气工程与自动化学院赣州341000

针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测器(SMO)在估计转子转速和转子位置时存在严重的抖振现象,提出一种改进的滑模观测器控制系统。采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高电流误差值收敛到零的速度,增强系统的抗干扰能力;采用... 详细信息

针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测器(SMO)在估计转子转速和转子位置时存在严重的抖振现象,提出一种改进的滑模观测器控制系统。采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高电流误差值收敛到零的速度,增强系统的抗干扰能力;采用边界层可变的分段幂函数代替传统的符号函数,并引入随系统自适应变化的滑模增益,结合双幂次趋近律设计滑模控制律;利用Lyapunov定理证明了该滑模观测器的稳定性;最后,使用改进锁相环(PLL)提取转子位置信息。仿真结果表明所设计的滑模观测器可有效削弱系统的抖振现象,并且具有更强的鲁棒性。

关键词：永磁同步电机积分滑模面分段幂函数双幂次趋近律

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基于速度观测器的欠驱动船舶自适应滑模控制

舰船科学技术 2023年第13期45卷 48-52页

作者：孙浩男陈世才张键刘宴志大连海事大学辽宁大连116026

欠驱动船舶在海上航行时存在干扰未知、速度难以测量等问题,给船舶运动控制器的设计带来了困难。为解决上述问题,提出带积分滑模面的自适应滑模路径跟踪控制器,利用积分面的特性,设计切换函数。引入自适应律对外界海洋环境干扰及模型参... 详细信息

欠驱动船舶在海上航行时存在干扰未知、速度难以测量等问题,给船舶运动控制器的设计带来了困难。为解决上述问题,提出带积分滑模面的自适应滑模路径跟踪控制器,利用积分面的特性,设计切换函数。引入自适应律对外界海洋环境干扰及模型参数摄动进行在线补偿,结合改进的非线性观测器对难以测量的速度进行观测,利用Lyapunov理论对系统稳定性进行证明。最后,在模拟海洋环境下进行路径跟踪控制的对比仿真实验,证明了控制方案的有效性。

关键词：欠驱动船舶路径跟踪积分滑模面自适应滑模控制非线性观测器

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基于滑模技术的液态肥流量高精度控制方法

农机化研究 2023年第4期45卷 8-14页

作者：王晓婷赵展王阳李林开封大学信息工程学院河南开封475000 河南省高标准农田智能灌溉工程研究中心河南开封475000 贵州大学省部共建公共大数据国家重点实验室贵阳550025

为了提高液态化肥的利用率,提出了一种基于滑模技术的液态肥流量高精度控制方法。首先,分析了电动调节阀控制液态肥流量的工作过程,并建立了液态肥流量控制模型;然后,针对电动调节阀中的阀门开度、电机转速和电机角加速度设计了积分滑模... 详细信息

为了提高液态化肥的利用率,提出了一种基于滑模技术的液态肥流量高精度控制方法。首先,分析了电动调节阀控制液态肥流量的工作过程,并建立了液态肥流量控制模型;然后,针对电动调节阀中的阀门开度、电机转速和电机角加速度设计了积分滑模面,并提出了滑模控制律;最后,对液态肥流量控制系统进行了稳定性分析。试验结果表明:设计的滑模控制方法具有快速性和准确性,响应时间小于0.6s,阀门开度最大误差仅为0.01cm,液态肥流量最大误差仅为1mL,液态肥流速最大跟踪误差仅为0.1mL/s,在对番茄液态肥实测中最大流量误差也仅为0.03mL,控制精度较高,可实现精准施肥。

关键词：液态肥流量控制积分滑模面电动调节阀滑模控制

基于事件触发机制的马尔可夫跳变系统的滑模控制方法研究

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基于事件触发机制的马尔可夫跳变系统的滑模控制方法研究

作者：杨翔杰沈阳工业大学

学位级别：硕士

马尔可夫跳变系统可以用来描述由各种外部随机因素引起子系统间跳变的动态特性的系统,该系统广泛应用于工业制造、通信网络、航空航天等系统中。一方面,在实际的系统建模过程中,不确定性和外部干扰不可避免地会随着控制输入引入系统,而... 详细信息

马尔可夫跳变系统可以用来描述由各种外部随机因素引起子系统间跳变的动态特性的系统,该系统广泛应用于工业制造、通信网络、航空航天等系统中。一方面,在实际的系统建模过程中,不确定性和外部干扰不可避免地会随着控制输入引入系统,而滑模控制在相关问题的研究中具有显著的优势。另一方面,由于事件触发控制策略符合“按需传输”规律,因此,事件触发滑模控制可以降低计算和通信资源的浪费等。值得注意的是,利用事件触发滑模控制方法研究马尔可夫跳变系统的鲁棒镇定仍有一些亟待解决的问题,例如针对具有时变转移率的分段齐次马尔可夫跳变系统及广义马尔可夫跳变系统,如何合理有效的引入事件触发机制并设计滑模控制器,如何实现可达性及滑动模态的随机容许性分析。基于此,本文的具体研究工作如下:(1)研究了分段齐次马尔可夫跳变系统的事件触发线性滑模控制器的设计。首先,通过线性变换将系统转换为两个低阶子系统,并提出合适的线性滑模面函数。在此基础上,引入事件触发机制。然后,设计滑模控制律,使得系统轨迹可以被驱动并保留在指定的滑模面上。此外,利用李雅普诺夫函数法提出了一组新的充分条件,保证了滑动模态的随机稳定性。最后,将所提出的结果应用于单链节柔性机械臂系统,以验证理论结果的有效性。(2)研究了马尔可夫跳变系统的事件触发积分滑模控制器的设计。首先,在事件触发条件下,采用时变触发阈值,保证系统轨迹进入有界区域。针对马尔可夫跳变系统建立了两种积分滑模面函数。一种是连续状态相关的滑模面函数,用于分析滑模面的可达性。另一种是基于触发状态的滑模面函数,用于设计事件触发积分滑模控制器。然后,建立了滑动模态最终有界的一个充分条件,并保证了内部执行时间的正下界存在。最后,通过两个仿真例子说明了理论结果的有效性。(3)研究了广义马尔可夫跳变系统的事件触发线性滑模控制器的设计。首先,为了保证滑模面的可达性,设计了事件触发滑模控制律。对于广义马尔可夫跳变系统,针对事件触发滑模控制策略带来的困难,给出了一个用于处理s(t)sgn s(i )的引理。然后,利用李雅普诺夫函数方法给出了一组新的充分条件,以保证滑动模态的随机容许性。此外,可以确保执行时间的正下限,并且不会发生芝诺现象。最后,给出了两个仿真实例,验证了本文理论结果的有效性。

关键词：事件触发控制滑模控制马尔可夫跳变系统线性滑模面积分滑模面

直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制

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农业工程学报 2018年第4期34卷 64-70页

作者：焦俊陈靖乔焰王文周王谟仕辜丽川李郑涛安徽农业大学信息与计算机学院合肥230036

为了提高农用履带机器人轨迹跟踪控制的性能,将履带机器人模型视为由电机驱动方程和运动方程组成的级联系统,在考虑了履带机器人运动学模型和电机驱动模型动态特性的基础上,构建了一种变倾斜参数的自适应积分滑模切换函数,基于这个函数... 详细信息

为了提高农用履带机器人轨迹跟踪控制的性能,将履带机器人模型视为由电机驱动方程和运动方程组成的级联系统,在考虑了履带机器人运动学模型和电机驱动模型动态特性的基础上,构建了一种变倾斜参数的自适应积分滑模切换函数,基于这个函数设计了由等效控制和切换控制组成的自适应滑模控制,将机器人的位姿误差以及在线辨识的驱动电机时变不确定参数反馈至控制器中,计算出左右轮驱动电机的期望角速度,控制履带机器人运行。田间试验结果表明,当机器人分别以1,3,4 m/s速度运行时,在运动方向距离误差、侧向距离误差和航向角的误差分别在-0.04~0.04 m,-0.09~0.07 m和-0.03~0.05 rad范围内。因此,基于电机驱动的机器人自适应滑模控制具有良好的控制精度,能够满足田间实际作业的要求。

关键词：机器人滑模控制运动学自适应位姿误差积分滑模面级联系统