基于非线性干扰观测器的二阶动态Terminal滑模在近空间飞行器控制中的应用 被引量：6

1

作者 蒲明 吴庆宪 +1 位作者 姜长生 程路 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期68-75,共8页

针对近空间飞行器飞行包络大、飞行速度快、气动参数变化剧烈、系统建模存在不确定性、受外界扰动大和控制精度要求高等特点,首先设计了基于二阶动态Terminal滑模的控制方案.Terminal滑模能在有限时间收敛的特性加快了系统跟踪速度;二... 针对近空间飞行器飞行包络大、飞行速度快、气动参数变化剧烈、系统建模存在不确定性、受外界扰动大和控制精度要求高等特点,首先设计了基于二阶动态Terminal滑模的控制方案.Terminal滑模能在有限时间收敛的特性加快了系统跟踪速度;二阶动态滑模的引入,使得滑模面及其部分阶导数为零,并且得到在时间本质上连续的控制器,有效克服了传统滑模的抖振问题.然后采用非线性干扰观测器逼近复合干扰.根据复合干扰逼近值设计控制器补偿项,进一步提高控制精度和削弱抖振.基于李雅普诺夫理论,严格证明了系统稳定性.最后将所设计控制方案用于近空间飞行器姿态角跟踪仿真实验,仿真结果表明了该控制方案跟踪精度高、速度快、鲁棒性强,且有效去除了滑模的抖振. 展开更多

关键词 近空间飞行器 二阶动态Terminal滑模控制 有限时间收敛 克服抖振 非线性干扰观测器

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基于干扰观测器的一类不确定非线性系统自适应二阶动态terminal滑模控制 被引量：16

2

作者 张强 袁铸钢 许德智 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期179-187,共9页

针对一类不确定非线性系统的跟踪控制问题,在考虑建模误差、参数不确定和外部干扰情况下,以其拥有良好的跟踪性能以及强鲁棒性为目标,提出基于回归扰动模糊神经网络干扰观测器(recurrent perturbation fuzzy neural networks disturbanc... 针对一类不确定非线性系统的跟踪控制问题,在考虑建模误差、参数不确定和外部干扰情况下,以其拥有良好的跟踪性能以及强鲁棒性为目标,提出基于回归扰动模糊神经网络干扰观测器(recurrent perturbation fuzzy neural networks disturbance observer,RPFNNDO)的鲁棒自适应二阶动态terminal滑模控制策略.将回归网络、模糊神经网络和sine-cosine扰动函数各自优势相结合,给出一种回归扰动模糊神经网络结构,提出RPFNNDO设计方法,保证干扰估计准确性;构造基于带有指数函数滑模面的二阶快速terminal滑模面,给出其控制器设计过程,避免了滑模到达阶段、传统滑模的抖振问题,采用具有指数收敛的鲁棒项抑制干扰估计误差对系统跟踪性能的影响,利用Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性;将该方法应用于混沌陀螺系统同步控制仿真实验,结果表明所提方法的有效性. 展开更多

关键词 非线性系统 二阶动态terminal滑模控制 自适应控制 干扰观测器 模糊神经网络

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基于干扰观测器的航天器非奇异终端二阶滑模控制 被引量：2

3

作者 李佳玮 刘明 曹喜滨 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1972-1980,共9页

为了消除干扰力矩和结构不确定性对卫星姿态控制性能的影响,本文提出了一种基于新型干扰观测器的非奇异终端二阶滑模控制方法.首先,文章设计了一种基于跟踪微分器的干扰观测器,来对卫星系统中的不确定项进行估计,利用估计值进行补偿,并... 为了消除干扰力矩和结构不确定性对卫星姿态控制性能的影响,本文提出了一种基于新型干扰观测器的非奇异终端二阶滑模控制方法.首先,文章设计了一种基于跟踪微分器的干扰观测器,来对卫星系统中的不确定项进行估计,利用估计值进行补偿,并保证估计误差在有限时间内收敛.在此基础上,文章设计一个非奇异终端滑模面,当系统到达滑模面时,姿态误差可以在有限时间内收敛,并利用二阶滑模趋近律设计控制器,保证系统在有限时间到达滑模面.在干扰观测器误差未完全收敛时,滑模控制器可以对存在的扰动进一步抑制,实现姿态跟踪系统的有限时间稳定,并通过李雅普诺夫方法严格证明了其稳定性.最后,仿真结果表明,干扰估计值误差可以在有限时间内收敛,证明了该控制方法对存在的干扰是具有较好的鲁棒性. 展开更多

关键词 卫星姿态跟踪 干扰观测器 终端滑模 有限时间 二阶滑模控制

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基于干扰观测器的导引头稳定平台滑模控制 被引量：6

4

作者 雷虎民 王业兴 +1 位作者 卜祥伟 王华吉 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期2048-2054,共7页

针对导引头稳定平台存在不确定弹体速度干扰以及非线性摩擦干扰的问题,结合滑模控制和非线性干扰观测器理论,提出一种基于非线性干扰观测器的二阶滑模控制方法。针对系统模型中的多个不确定干扰项,首先,采用新型微分跟踪器对状态量的导... 针对导引头稳定平台存在不确定弹体速度干扰以及非线性摩擦干扰的问题,结合滑模控制和非线性干扰观测器理论,提出一种基于非线性干扰观测器的二阶滑模控制方法。针对系统模型中的多个不确定干扰项,首先,采用新型微分跟踪器对状态量的导数值进行估计,进而得到干扰项的估计值,通过坐标变换,将系统中的不确定项进行归一化处理,便于控制器设计;其次,基于新型微分跟踪器设计了新型非线性干扰观测器,以实现对归一化后系统干扰项的精确估计;最后,采用二阶滑模控制算法进行控制器设计。仿真实验证明,新型非线性干扰观测器精度高、响应快,基于干扰观测器的二阶滑模控制方法能够有效隔离弹体扰动与非线性摩擦对导引头稳定平台的干扰,提高了稳定平台的鲁棒性和跟踪精度。 展开更多

关键词 导引头 稳定平台 微分跟踪器 非线性干扰观测器 二阶滑模控制

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基于非线性干扰观测器的二阶欠驱动系统轨迹跟踪控制

5

作者 徐增勇 程赟 韦延方 《计算机应用与软件》 北大核心 2022年第8期88-92,共5页

针对二阶欠驱动系统的跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分层滑模控制策略。由于受到系统的未建模误差、参数扰动和外部扰动,欠驱动系统跟踪问题可以看成强非线性系统的鲁棒性问题。引入一种基于跟踪微分器的新型的非线性干... 针对二阶欠驱动系统的跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分层滑模控制策略。由于受到系统的未建模误差、参数扰动和外部扰动,欠驱动系统跟踪问题可以看成强非线性系统的鲁棒性问题。引入一种基于跟踪微分器的新型的非线性干扰观测器来估计系统的不确定扰动和外部扰动。将这个非线性干扰观测器与分层滑模控制器结合,使设计的控制系统能快速收敛并且具有很好的鲁棒性。利用Lyapunov方法进行严格的稳定性分析,使该控制策略具有很好的适应性。对比仿真的结果证明了该控制器的有效性和优越性。 展开更多

关键词 二阶欠驱动系统 滑模控制 非线性干扰观测器

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基于非线性干扰观测器的临近空间拦截弹姿态控制 被引量：3

6

作者 张朋飞 李炯 +2 位作者 苏放 李琬祺 雷虎民 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期261-268,共8页

为满足临近空间拦截弹在大干扰强耦合情况下高精度姿态控制问题,设计了基于非线性干扰观测器的自适应鲁棒反演控制器。建立了基于直接力控制的拦截弹三通道姿态控制系统模型;采用二阶滑模微分器,估计计算反演控制中虚拟控制量的导数,解... 为满足临近空间拦截弹在大干扰强耦合情况下高精度姿态控制问题,设计了基于非线性干扰观测器的自适应鲁棒反演控制器。建立了基于直接力控制的拦截弹三通道姿态控制系统模型;采用二阶滑模微分器,估计计算反演控制中虚拟控制量的导数,解决了"微分膨胀"的问题;为提高姿控系统控制精度,对模型的未知信息和外界干扰做高精度的估计和补偿,依据二阶跟踪微分器,设计了一种新型非线性干扰观测器;并采用PSR调制器将连续控制量离散化,通过姿控发动机实现变推力控制。数字仿真结果显示,设计的姿态控制器跟踪速度快、精度高,对系统不确定和干扰具有强鲁棒性。 展开更多

关键词 临近空间拦截弹 自适应反演控制 二阶滑模微分器 非线性干扰观测器 PSR调制器

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基于光滑二阶滑模的可重复使用运载器有限时间再入姿态控制 被引量：7

7

作者 董琦 宗群 +1 位作者 王芳 田栢苓 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期448-455,共8页

针对可重复使用运载器(reusable launch vehicle,RLV)的六自由度再入模型,考虑模型不确定和外界干扰对再入姿态控制的影响,提出了一种非线性鲁棒控制策略.首先,根据多时间尺度特性将RLV的再入姿态模型分为姿态角子系统和姿态角速率子系... 针对可重复使用运载器(reusable launch vehicle,RLV)的六自由度再入模型,考虑模型不确定和外界干扰对再入姿态控制的影响,提出了一种非线性鲁棒控制策略.首先,根据多时间尺度特性将RLV的再入姿态模型分为姿态角子系统和姿态角速率子系统.其次,对每个子系统分别设计光滑二阶滑模控制器和滑模干扰观测器实现子系统的有限时间稳定.利用干扰观测器可以实现对不确定和外界干扰的精确估计,从而对控制器进行有效的补偿.进而,基于Lyapunov理论证明了整个系统的有限时间稳定.最后,通过仿真验证了提出的控制策略具有良好的控制性能和鲁棒性. 展开更多

关键词 可重复使用运载器(RLV) 再入姿态控制 二阶滑模控制 干扰观测器 多时间尺度 有限时间稳定

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高超声速飞行器自适应光滑二阶滑模姿态控制 被引量：4

8

作者 管萍 张世先 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2018年第5期64-71,共8页

针对飞行中气动参数剧烈变化的高超声速飞行器(Hypersonic Vehicle, HSV)姿态控制问题,提出一种具有自适应特性的光滑二阶滑模有限时间控制策略。根据多时间尺度理论将HSV姿态控制系统分为慢回路子系统和快回路子系统;对慢回路子系统设... 针对飞行中气动参数剧烈变化的高超声速飞行器(Hypersonic Vehicle, HSV)姿态控制问题,提出一种具有自适应特性的光滑二阶滑模有限时间控制策略。根据多时间尺度理论将HSV姿态控制系统分为慢回路子系统和快回路子系统;对慢回路子系统设计光滑二阶滑模控制器,对快回路子系统设计自适应光滑二阶滑模控制器;对两个子系统分别设计滑模干扰观测器,对气动参数变化引起的模型不确定性进行精确估计,以实现控制器的有效补偿。基于Lyapunov理论证明了整个系统的有限时间稳定。仿真结果验证了所提控制方法具有良好的控制性能和强鲁棒性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 姿态控制 气动参数 自适应二阶滑模控制 滑模干扰观测器

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带落角约束的新型二阶滑模三维制导律 被引量：2

9

作者 史绍琨 赵久奋 +2 位作者 崇阳 杨奇松 尤浩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期614-623,共10页

针对导弹在三维空间中攻击地面机动目标问题,提出了一种带落角约束的三维有限时间制导律。为提高收敛速度和抑制抖振现象,基于非齐异快速终端滑模面和二阶滑模控制理论设计了含耦合项的非奇异快速终端二阶滑模三维制导律,设计过程中无... 针对导弹在三维空间中攻击地面机动目标问题,提出了一种带落角约束的三维有限时间制导律。为提高收敛速度和抑制抖振现象,基于非齐异快速终端滑模面和二阶滑模控制理论设计了含耦合项的非奇异快速终端二阶滑模三维制导律,设计过程中无需对系统模型作线性化处理并且避免了奇异问题的出现。针对目标机动信息和视线角耦合带来的总扰动,设计了非齐次干扰观测器进行估计并补偿。并对制导律的稳定性和有限时间收敛特性进行了严格的数学证明。仿真验证了本文提出制导律的有效性和优越性。 展开更多

关键词 落角约束 快速终端滑模 二阶滑模 三维制导律 干扰观测器 有限时间收敛

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四旋翼飞行器的自适应二阶滑模控制

10

作者 张世先 管萍 《传感器世界》 2018年第4期15-21,共7页

针对四旋翼飞行器参数变化的姿态控制问题,将自适应光滑二阶滑模控制方法应用于四旋翼飞行器控制系统。对于参数变化引起的模型不确定性部分采用滑模干扰观测器进行补偿,对姿态系统设计自适应光滑二阶滑模控制器,有效地减弱传统滑模控... 针对四旋翼飞行器参数变化的姿态控制问题,将自适应光滑二阶滑模控制方法应用于四旋翼飞行器控制系统。对于参数变化引起的模型不确定性部分采用滑模干扰观测器进行补偿,对姿态系统设计自适应光滑二阶滑模控制器,有效地减弱传统滑模控制的抖振,控制器参数的在线调整提高了系统的控制精度。基于Lyapunov理论证明了系统的有限时间稳定。数字仿真和实验结果都验证了所提控制方法的有效性。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 姿态控制 不确定性 二阶滑模控制 干扰观测器

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二阶非线性不确定系统分段非奇异快速终端滑模控制

11

作者 张贝贝 高守礼 赵东亚 《高技术通讯》 北大核心 2017年第11期938-947,共10页

研究了非线性不确定系统的滑模控制。针对传统非奇异快速终端滑模(NFTSM)在平衡点附近收敛速度慢的问题,提出了一种分段非奇异快速终端滑模(PWNFTSM),该滑模通过引入快速终端滑模非线性项,可实现系统有限时间收敛并在平衡点附近的局部... 研究了非线性不确定系统的滑模控制。针对传统非奇异快速终端滑模(NFTSM)在平衡点附近收敛速度慢的问题,提出了一种分段非奇异快速终端滑模(PWNFTSM),该滑模通过引入快速终端滑模非线性项,可实现系统有限时间收敛并在平衡点附近的局部区域保持快速收敛,避免了奇异现象,获得了比传统非奇异快速终端滑模更快的收敛速率。在此基础上,针对二阶非线性不确定系统,设计了一种基于径向基函数(RBF)神经网络干扰观测器(RBFNDO)的分段非奇异快速终端滑模控制算法。干扰观测器可准确估计系统不确定性和外界干扰,并对系统输入进行补偿,从而较大程度地提高了控制精度,改善了系统鲁棒性。运用Lyapunov方法证明了控制系统的闭环稳定性。仿真结果表明,该方法能大大加快系统的收敛速率,提高系统控制精度,改善系统的动态性能。 展开更多

关键词 分段非奇异快速终端滑模(PWNFTSM) 径向基函数(RBF)神经网络干扰观测器(RBFNDO) 二阶非线性不确定系统 鲁棒性

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基于SMDO-TLC的高超声速飞行器姿态控制 被引量：5

12

作者 邵星灵 王宏伦 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1568-1575,共8页

针对高超声速飞行器快时变、强耦合以及存在参数不确定和外部干扰情况下的姿态控制问题,同时考虑到执行机构动态和输入受限,提出了基于滑模干扰观测器-轨迹线性化(SMDO-TLC,Sliding-Mode Disturbance Observer-Trajectory Linearization... 针对高超声速飞行器快时变、强耦合以及存在参数不确定和外部干扰情况下的姿态控制问题,同时考虑到执行机构动态和输入受限,提出了基于滑模干扰观测器-轨迹线性化(SMDO-TLC,Sliding-Mode Disturbance Observer-Trajectory Linearization Control)的高超声速姿态控制方法.首先,引入二阶线性微分器(SOLD,Second-Order Linear Differentiator)的概念,通过理论分析指出了当前TLC中采用一阶惯性+伪微分器求取输入指令的微分信号时会存在与SOLD类似的峰值现象,随后利用韩式跟踪微分器求取姿态标称指令及其微分信号,可有效解决过渡过程中执行机构饱和问题;接着,分别在姿态和角速率回路设计二阶滑模干扰观测器,利用符号函数积分来重构内外回路的复合干扰,在此基础上设计补偿控制律,以实现姿态控制器设计.仿真结果表明,所提出的方法能够克服时变干扰及气动参数大范围摄动的影响,同时兼具良好的动态特性与静态品质,能够满足高超声速飞行器的快时变、高精度以及强鲁棒的控制需求. 展开更多

关键词 高超声速飞行器 轨迹线性化(TLC) 非线性跟踪-微分器(TD) 执行机构饱和 二阶滑模干扰观测器(sosmdo)

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自适应二阶动态terminal滑模在近空间飞行器控制中的应用 被引量：14

13

作者 蒲明 吴庆宪 +1 位作者 姜长生 程路 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1169-1176,共8页

为克服滑模抖振,设计了二阶动态terminal滑模,得到在时间本质上连续的控制器,并使滑模面在有限时间内收敛.然后采用非线性干扰观测器逼近复合干扰,通过在控制器中设置自适应补偿项,放宽了非线性干扰观测器的假设条件,不再要求复合干扰... 为克服滑模抖振,设计了二阶动态terminal滑模,得到在时间本质上连续的控制器,并使滑模面在有限时间内收敛.然后采用非线性干扰观测器逼近复合干扰,通过在控制器中设置自适应补偿项,放宽了非线性干扰观测器的假设条件,不再要求复合干扰变化率为零.基于李雅普诺夫理论,严格证明了系统稳定性.最后将提出的控制方案应用于近空间飞行器姿态角跟踪仿真实验,仿真结果表明了该控制方案的有效性及优越性. 展开更多

关键词 近空间飞行器 二阶动态terminal滑模控制 有限时间收敛 克服抖振 非线性干扰观测器 自适应控制

原文传递

高超声速飞行器自适应抗饱和再入控制 被引量：5

14

作者 都延丽 尹佳杰 +1 位作者 孟亦真 盛守照 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期833-841,共9页

高超声速飞行器(Hypersonic vehicle,HSV)再入过程中易发生舵面饱和现象,并且其动力学模型具有强烈不确定的特征,这导致其姿态控制系统的设计极富挑战性。针对舵面受限的非线性控制问题,提出外部Antiwindup系统结合二阶Terminal滑模控... 高超声速飞行器(Hypersonic vehicle,HSV)再入过程中易发生舵面饱和现象,并且其动力学模型具有强烈不确定的特征,这导致其姿态控制系统的设计极富挑战性。针对舵面受限的非线性控制问题,提出外部Antiwindup系统结合二阶Terminal滑模控制律的设计方法,能够实现对气动舵面饱和的控制补偿,使HSV快速平稳地跟踪指令信号。其次,针对HSV的强不确定控制问题,提出自适应滑模干扰观测器(Adaptive sliding mode disturbance observer,ASMDO)的方法来对再入气动参数不确定及强外界干扰进行估计,此方法无需干扰界已知且学习参数少,适合实时控制。最后,再入姿态控制的仿真结果表明了该控制方法的有效性和强鲁棒性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 再入 ANTI-WINDUP 二阶Terminal滑模控制 自适应滑模干扰观测器

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一类输入受限的不确定非仿射非线性系统二阶动态terminal滑模控制 被引量：5

15

作者 张强 袁铸钢 许德智 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1537-1545,共9页

针对一类输入受限的不确定非仿射非线性系统跟踪控制问题,提出一种二阶动态terminal滑模控制策略.在不损失模型精度,并考虑系统输入饱和受限的前提下,给出一种适用于全局的不确定非仿射非线性系统近似方法.提出小波小脑模型干扰观测器... 针对一类输入受限的不确定非仿射非线性系统跟踪控制问题,提出一种二阶动态terminal滑模控制策略.在不损失模型精度,并考虑系统输入饱和受限的前提下,给出一种适用于全局的不确定非仿射非线性系统近似方法.提出小波小脑模型干扰观测器设计方法,实现复合扰动的有效逼近.构造辅助系统分析输入饱和对跟踪误差的影响.通过构造基于PI滑模面的terminal二阶滑模面,给出二阶动态terminal滑模控制器设计过程,克服了传统滑模的抖振问题.仿真结果验证了所提出方法的有效性. 展开更多

关键词 非仿射非线性系统 输入饱和 干扰观测器 小波小脑模型 二阶动态terminal滑模控制

原文传递

基于2-SMC数控机床用PMSLM改进ADRC控制

16

作者 刘春芳 初旸 《制造技术与机床》 北大核心 2014年第6期56-59,64,共5页

在二阶自抗扰控制(ADRC)的永磁同步直线电动机(PMSLM)速度伺服系统中,传统自抗扰中的扩张状态观测器参数众多且不易调节。为了提高自抗扰控制的直线伺服系统性能并使扩张观测器参数方便调节,提出采用二阶滑模变结构控制(2-SMC)思想设计... 在二阶自抗扰控制(ADRC)的永磁同步直线电动机(PMSLM)速度伺服系统中,传统自抗扰中的扩张状态观测器参数众多且不易调节。为了提高自抗扰控制的直线伺服系统性能并使扩张观测器参数方便调节,提出采用二阶滑模变结构控制(2-SMC)思想设计扩张观测器。设计了二阶滑模平面并采用超螺旋算法使滑模平面收敛到零。二阶滑模有效地削弱了系统斗振现象。仿真结果表明:此种方案不但使参数调节变得容易,并且与自抗扰控制相比具有更好的抗扰能力与更快的响应速度。 展开更多

关键词 自抗扰 二阶滑模变结构 扩张状态观测器 超螺旋算法 抗干扰

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基于滑模的二阶多智能体快速抗扰一致性 被引量：4

17

作者 陈世明 谢云璟 王明雨 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2019年第5期619-626,共8页

针对带有外部未知扰动的二阶多智能体系统的领导-跟随有限时间一致性问题,本文设计出一种带有时变增益的有限时间干扰观测器,用以实现对每个跟随智能体中未知扰动的快速估计,在此基础上,本文结合超螺旋积分滑模控制方法并利用邻居智能... 针对带有外部未知扰动的二阶多智能体系统的领导-跟随有限时间一致性问题,本文设计出一种带有时变增益的有限时间干扰观测器,用以实现对每个跟随智能体中未知扰动的快速估计,在此基础上,本文结合超螺旋积分滑模控制方法并利用邻居智能体的位置和速度信息设计一种快速抗扰一致性协议,该协议能够保证存在非线性动态的多智能体系统有限时间一致性控制并能抑制抖振现象.同时,利用李亚普诺夫函数进行了稳定性的证明.最后,通过Matlab数值仿真进一步验证了所提出协议的可行性. 展开更多

关键词 二阶多智能体系统 有限时间一致性 干扰观测器 超螺旋积分滑模控制

原文传递