基于双模态有限时间滑模的永磁同步电机抗扰动控制

1

作者 张会林 王帅 张建平 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第5期188-196,共9页

目的解决包装机工作过程中,因永磁同步电机的动态响应慢和抗扰动能力弱导致包装机精度不高的问题。方法设计一种双模态有限时间滑模控制器,实现系统有限时间收敛。将双模态函数引入趋近律增益,不仅能实现“大误差大增益,小误差小增益”... 目的解决包装机工作过程中,因永磁同步电机的动态响应慢和抗扰动能力弱导致包装机精度不高的问题。方法设计一种双模态有限时间滑模控制器,实现系统有限时间收敛。将双模态函数引入趋近律增益,不仅能实现“大误差大增益,小误差小增益”,而且趋近律增益切换为小增益的时间可调,从而使电机获得更快的响应速度和更小的抖振。同时,设计有限时间扰动观测器对扰动进行观测,并进行前馈补偿,以此来提高系统的抗扰性能。结果实验结果表明,文中方法相较于另外2种对照方法,可以使电机的动态响应分别提升27%、37%,控制性能分别提升40%、70%,相较于超螺旋扰动观测器,可以使电机的抗扰性能提升58%。结论所提控制策略可以明显提高系统的动态响应、控制性能、抗扰性能,使得永磁同步电机更符合包装机的要求。 展开更多

关键词 永磁同步电机 动态响应 抗扰动 双模态有限时间滑模控制器 有限时间扰动观测器

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基于固定时间积分滑模观测器的双闭环UUV轨迹跟踪控制

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作者 王元慧 程基涛 +1 位作者 邵燕 邵兴超 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期94-101,131,共9页

针对水下无人航行器(UUV)轨迹跟踪控制问题,设计一种基于固定时间积分滑模观测器(FTISO)的双闭环运动控制策略。建立UUV运动数学模型,对运动学外环设计积分滑模控制器,使用非线性微分器获得外环虚拟控制律的导数,以保证航行器位置能够... 针对水下无人航行器(UUV)轨迹跟踪控制问题,设计一种基于固定时间积分滑模观测器(FTISO)的双闭环运动控制策略。建立UUV运动数学模型,对运动学外环设计积分滑模控制器,使用非线性微分器获得外环虚拟控制律的导数,以保证航行器位置能够精确收敛。考虑动力学内环存在的模型不确定性和外部干扰难以测量等问题,采用FTISO实现对集总干扰快速估计,同时引入李雅普诺夫函数分析系统的稳定性。在仿真环境下对比基于FTISO的双闭环积分滑模控制与积分滑模控制、RBF网络自适应滑模控制的控制效果。仿真结果表明:基于FTISO的双闭环滑模控制对集总干扰有良好的补偿能力,可提高控制系统的性能及精度,可保证UUV在不同环境下均能实现轨迹跟踪。 展开更多

关键词 水下无人航行器 轨迹跟踪控制 固定时间积分滑模观测器 双闭环积分滑模控制器

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基于实际有限时间的双幂次滑模机械臂阻抗控制

3

作者 印帅 朱志浩 +1 位作者 何坚强 高直 《建模与仿真》 2023年第6期5408-5416,共9页

稳定性和柔顺性是机械臂工作时两项非常重要的性能指标,因为如果稳定性和柔顺性不达标,会导致机械臂的损坏和工作人员的受伤。因此针对机械臂工作时稳定性和柔顺性低的问题,本文设计了一种有效控制器——基于实际有限时间的双幂次滑模... 稳定性和柔顺性是机械臂工作时两项非常重要的性能指标,因为如果稳定性和柔顺性不达标,会导致机械臂的损坏和工作人员的受伤。因此针对机械臂工作时稳定性和柔顺性低的问题,本文设计了一种有效控制器——基于实际有限时间的双幂次滑模控制器。运用阻抗控制技术来控制机械臂遇到障碍物之后的位置变化;利用实际有限时间控制方法提高了系统的稳定性和收敛性;使得机械臂在阻抗控制中的误差更小和系统误差收敛速度更快;最后仿真结果表明,本文所提出的控制方法具有有效的阻抗控制效果。 展开更多

关键词 机械臂 实际有限时间 双幂次滑模控制器 阻抗控制

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爬壁机器人固定/有限时间滑模轨迹跟踪控制研究 被引量：4

4

作者 赖欣 李嘉禾 +2 位作者 彭天宇 张晨蕾 王森 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期1085-1094,共10页

针对轮式爬壁机器人轨迹跟踪精度问题,本文提出一种利用固定/有限滑模变结构算法构建的双闭环轨迹跟踪控制系统。双闭环分别采用外环位置控制器输出期望线速度和内环姿态控制器输出期望角速度,根据爬壁机器人运动学方程和运动学误差方... 针对轮式爬壁机器人轨迹跟踪精度问题,本文提出一种利用固定/有限滑模变结构算法构建的双闭环轨迹跟踪控制系统。双闭环分别采用外环位置控制器输出期望线速度和内环姿态控制器输出期望角速度,根据爬壁机器人运动学方程和运动学误差方程分别设计了固定时间滑模和有限时间滑模控制来实现爬壁机器人跟踪轨迹,完成了直线、正弦、圆轨迹跟踪仿真测试。仿真结果表明固定/有限滑模在跟踪精度、收敛速度和收敛时间上优于普通滑模控制,提高了爬壁机器人的跟踪性能。 展开更多

关键词 爬壁机器人 双闭环控制 轨迹跟踪 固定时间滑模控制 有限时间滑模控制

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双极性直流微电网的改进型高阶滑模自抗扰控制 被引量：1

5

作者 陈旭 皇金锋 李聪林 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期111-122,共12页

针对双极性直流微电网中分布式新能源的系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素所引起母线电压波动问题,以基于风光互补含混合储能的双极性直流微电网为研究对象,提出一种双闭环改进型高阶滑模自抗扰控制策略。首先,依据自抗扰... 针对双极性直流微电网中分布式新能源的系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素所引起母线电压波动问题,以基于风光互补含混合储能的双极性直流微电网为研究对象,提出一种双闭环改进型高阶滑模自抗扰控制策略。首先,依据自抗扰理论将控制系统拟合为一阶系统模型,转化为自抗扰控制系统范式。其次,设计了改进型超螺旋滑模控制器代替传统自抗扰控制中的线性控制器,引入了具有快速收敛性的级联有限时间扩张状态观测器代替线性扩张状态观测器,既能通过高阶滑模控制算法抑制抖振,又能提高对系统集总扰动的估计精度,从而利用非线性控制策略的优势改善系统动态响应过程及抗扰性能。然后,通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件以及搭建实验平台对3种不同控制策略进行对比验证,实验表明所提控制能够很好地抵抗扰动和提高系统的暂态性能。 展开更多

关键词 双极性直流微电网 级联有限时间扩张状态观测器 改进型超螺旋滑模自抗扰控制 抗扰性能

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信道衰落下多智能体系统有限时间一致性控制 被引量：1

6

作者 丁勐 陈蓓 《电子科技》 2024年第3期44-50,共7页

针对带有信道衰落下二阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题,文中提出了基于滑模策略的分布式控制算法。根据智能体的拓扑结构搭建数学模型构造了随机信道衰落影响下的一致性误差函数,基于误差函数设计一致性协议将系统的一致性问题... 针对带有信道衰落下二阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题,文中提出了基于滑模策略的分布式控制算法。根据智能体的拓扑结构搭建数学模型构造了随机信道衰落影响下的一致性误差函数,基于误差函数设计一致性协议将系统的一致性问题转化为跟踪误差系统的稳定性问题。设计了指数型非奇异终端滑模面,结合Lyapunov稳定性理论和滑模控制理论分析了误差系统的有限时间稳定性和滑模可达性。采用1个领导者和4个跟随者的多智能体模型进行仿真实验,结果显示4个跟随者可以准确跟踪领导者,达成系统跟踪一致性,且在10 s时其误差函数曲线也趋于0,证明了控制策略的有效性。 展开更多

关键词 多智能体系统 有向拓扑 有限时间 信道衰落 滑模控制 分布式控制器 一致性 稳定性分析

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基于分数阶滑模控制的双馈风电系统次同步振荡抑制方法 被引量：6

7

作者 王智伟 李鹏瀚 +3 位作者 刘鑫 王文倬 柯贤波 李征 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期7519-7529,共11页

双馈风电并网系统易发生次同步振荡,通过线性化方法进行参数调节或附加阻尼控制设计,存在适应性不强的问题。提出基于分数阶滑模控制的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)抑制方法,通过滑模控制策略的非线性与强鲁棒性解决次... 双馈风电并网系统易发生次同步振荡,通过线性化方法进行参数调节或附加阻尼控制设计,存在适应性不强的问题。提出基于分数阶滑模控制的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)抑制方法,通过滑模控制策略的非线性与强鲁棒性解决次同步振荡的频率漂移问题,充分利用分数阶微积分算子增加的系统自由度实现对振荡的快速抑制。以定子功率的瞬时误差作为状态变量,构建分数阶滑模面,证明所设计的分数阶滑模控制可使系统在有限时间内达到稳定状态。基于IEEE第一标准模型、冀北沽源风电系统模型进行仿真及实验分析,将分数阶滑模控制与整数阶滑模控制和次同步阻尼控制进行对比。结果表明,分数阶滑模控制可在不同工况下实现对次同步振荡的快速抑制,增强系统鲁棒性。 展开更多

关键词 双馈感应发电机 有限时间控制 分数阶滑模控制 次同步振荡 风电场

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基于扰动观测器的双惯量系统高阶滑模控制 被引量：1

8

作者 沙磊 王树波 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第4期724-729,共6页

针对含有未知扰动的双惯量系统,基于有限时间扰动观测器,提出一种高阶积分滑模控制方法。首先,为了消除扰动对系统的影响,设计有限时间扰动观测器,通过扰动观测器估计出系统的未知扰动以及扰动的导数,并将估计值融入控制器的设计当中。... 针对含有未知扰动的双惯量系统,基于有限时间扰动观测器,提出一种高阶积分滑模控制方法。首先,为了消除扰动对系统的影响,设计有限时间扰动观测器,通过扰动观测器估计出系统的未知扰动以及扰动的导数,并将估计值融入控制器的设计当中。然后,通过模型转换,将系统模型转换成标准的积分器串联形式,设计高阶积分滑模控制器。与传统积分滑模控制器相比,高阶积分滑模控制器减小了输入信号的"抖振",能够有效地抑制扰动,同时实现了对参考信号的精确跟踪。最后,通过MATLAB/Simulink进行了双惯量系统仿真,验证了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 双惯量系统 扰动观测器 有限时间 积分滑模控制

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多变量非线性动态系统的全局稳定化控制器(英文) 被引量：1

9

作者 武玉强 余星火 冯纯伯 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期363-368,共6页

对可化为Byrnes Isidori正规型的多变量非线性系统 ,仅利用线性组成部分的状态设计了全局稳定化控制器 .引入了有限时间滑动模态的概念 ,其优点是线性部分的状态在有限时间内趋近于零 .当非线性系统是最小相位时 。

关键词 全局稳定化控制器 有限时间滑动模态 多变量非线性动态系统

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高超声速飞行器连续终端滑模姿态控制方法 被引量：5

10

作者 王剑颖 梁海朝 +1 位作者 吴限德 付秋军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期187-191,共5页

针对高超声速飞行器的姿态控制问题,考虑系统模型不确定性以及外界干扰的影响,基于快速终端滑模设计了连续的姿态跟踪控制器。将飞行器姿态控制系统模型按时间尺度划分为快回路和慢回路,其中慢回路的控制器设计目标是给出期望角速度作... 针对高超声速飞行器的姿态控制问题,考虑系统模型不确定性以及外界干扰的影响,基于快速终端滑模设计了连续的姿态跟踪控制器。将飞行器姿态控制系统模型按时间尺度划分为快回路和慢回路,其中慢回路的控制器设计目标是给出期望角速度作为快回路的制导指令,快回路控制器的设计目标是给出系统需求的控制力矩。基于有限时间控制理论分别针对各回路设计了连续的快速终端滑模姿态控制器,通过严格的数学证明,该控制器可以在系统模型存在不确定性以及外界干扰的情况下,使得姿态跟踪误差在有限时间内收敛。仿真结果表明本文的控制算法可以在短时间内使飞行器的姿态角均以较高的精度收敛至期望状态,且三个方向的控制力矩曲线均变化平滑,无抖振现象产生。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 姿态控制 终端滑模 连续控制器 有限时间 鲁棒性

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基于扰动观测器补偿的机械臂非奇异快速终端滑模控制 被引量：14

11

作者 孙国法 赵尔全 +1 位作者 张国巨 黄鸣宇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1506-1515,共10页

针对机械臂系统在实际应用中存在的建模误差及未知扰动问题,设计了一种基于扰动观测器的改进型非奇异快速终端滑模控制策略.通过扰动观测器准确估计系统存在的总扰动,并设计恰当的非线性增益函数使扰动观测误差指数收敛,实现了对控制器... 针对机械臂系统在实际应用中存在的建模误差及未知扰动问题,设计了一种基于扰动观测器的改进型非奇异快速终端滑模控制策略.通过扰动观测器准确估计系统存在的总扰动,并设计恰当的非线性增益函数使扰动观测误差指数收敛,实现了对控制器的前馈补偿.考虑到终端滑模存在的奇异性问题,结合扰动观测器设计了非奇异快速终端滑模控制器,在保证跟踪误差有限时间收敛的同时抑制了滑模控制固有的抖振现象.同时在控制器设计过程中,用fal函数代替sig函数有利于削弱滑模控制抖振,提高系统稳定性及跟踪精度.最后,利用MATLAB软件进行实验仿真,验证了所设计控制器的有效性. 展开更多

关键词 机械臂控制 非奇异快速终端滑模控制器 fal函数 扰动观测器 滑模控制 有限时间收敛

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离散滑模导引律设计 被引量：9

12

作者 孙胜 周荻 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1634-1639,共6页

基于平面内目标-导弹相对运动方程的离散形式,给出了离散滑模变结构导引律设计方法。推导出了一种与连续时间自适应滑模制导律的离散化形式相同的离散变结构导引律。在不需要知道目标法向加速度界限,而只需要知道其在两个采样周期之间... 基于平面内目标-导弹相对运动方程的离散形式,给出了离散滑模变结构导引律设计方法。推导出了一种与连续时间自适应滑模制导律的离散化形式相同的离散变结构导引律。在不需要知道目标法向加速度界限,而只需要知道其在两个采样周期之间可能变化范围的条件下,设计了一种能显著降低系统抖动的离散滑模导引律,设计的同时给出了一种近似估计目标法向加速度的方法。从理论上证明了上述两种离散滑模导引律具有有限时间收敛的特性。讨论了离散滑模导引律的准滑动模态的切换带范围,给出了离散滑模导引律的终端脱靶量计算方法,最后以某空间拦截问题为实例验证了本文结果的正确性。 展开更多

关键词 导引律 离散滑模控制 有限时间收敛 准滑动模态 脱靶量

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基于EDEM的装载机工作装置运动轨迹控制研究 被引量：1

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作者 张楷祥 朱学岩 +2 位作者 周庆辉 邱宇航 孙建民 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第6期919-927,共9页

针对装载机工作装置控制系统在实际运行时存在收敛速度慢、跟踪精度低、干扰项(铲装阻力)难以估计等问题,提出了一种基于离散单元法(DEM)的铲装阻力补偿的非奇异快速终端滑模控制方法。首先,推导出了装载机工作装置的数学模型;在EDEM中... 针对装载机工作装置控制系统在实际运行时存在收敛速度慢、跟踪精度低、干扰项(铲装阻力)难以估计等问题,提出了一种基于离散单元法(DEM)的铲装阻力补偿的非奇异快速终端滑模控制方法。首先,推导出了装载机工作装置的数学模型;在EDEM中对工作装置的铲装阻力进行了研究,并与非奇异快速终端滑模控制结合,得到了带有铲装阻力补偿的非线性反馈控制律;然后,采用Lyapunov函数对所提控制方法做了性能论证;最后,在MATLAB/Simulink中,验证了所设计控制系统的稳定性和收敛特性,且与比例微分滑模控制器(PDSMC)、分数阶比例微分滑模控制器(FOPDSMC)做了对比分析。研究结果表明:在无干扰和有干扰2种工况下,采用基于铲装阻力补偿的非奇异快速终端滑模控制方法,轨迹跟踪误差的均方根误差(RMSE)分别降至对照组数据的8%和22%,误差收敛速度可分别提升70%和57%;以上结果说明,基于铲装阻力补偿的非奇异快速终端滑模控制方法的综合表现更好。 展开更多

关键词 非奇异快速终端滑模控制 李雅普诺夫理论 离散元法 有限时间收敛 比例微分滑模控制器 分数阶比例微分滑模控制器

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共轴倾转旋翼无人机有限时间滑模姿态控制

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作者 陈珑茏 冯天宇 +1 位作者 吕宗阳 吴玉虎 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期883-890,F0002,共9页

针对受外界干扰的共轴倾转旋翼无人机姿态控制问题,设计了一种有限时间滑模控制器(FTSMC),以提高姿态控制的跟踪能力和在不确定干扰下的鲁棒性。采用牛顿-欧拉法建立了无人机姿态动力学模型,调整动力分配以克服无人机控制通道的过驱动... 针对受外界干扰的共轴倾转旋翼无人机姿态控制问题,设计了一种有限时间滑模控制器(FTSMC),以提高姿态控制的跟踪能力和在不确定干扰下的鲁棒性。采用牛顿-欧拉法建立了无人机姿态动力学模型,调整动力分配以克服无人机控制通道的过驱动。应用李雅普诺夫理论验证了有限时间滑模控制器的稳定性。最后,在Matlab/SimMechanics平台中进行仿真测试,以验证本文所设计控制器的性能。 展开更多

关键词 控制理论与控制工程 共轴倾转旋翼 无人机 有限时间滑模控制器 姿态控制

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一种连续非奇异快速终端滑模控制方法 被引量：16

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作者 冒建亮 李奇 朱海荣 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期1873-1878,共6页

为解决现有终端滑模控制算法在收敛速度和抖振方面的问题,提出一种连续非奇异快速终端滑模控制方法.采用变系数双幂次趋近率和非奇异快速终端滑模面相结合的设计方式,提高系统状态在趋近和滑动阶段的收敛速度.通过Lyapunov稳定性方法证... 为解决现有终端滑模控制算法在收敛速度和抖振方面的问题,提出一种连续非奇异快速终端滑模控制方法.采用变系数双幂次趋近率和非奇异快速终端滑模面相结合的设计方式,提高系统状态在趋近和滑动阶段的收敛速度.通过Lyapunov稳定性方法证明所提出的控制率可使得状态轨迹在扰动存在的情况下,在有限时间内快速收敛到一个区域.与传统方法相比,所提出的控制率是连续的,因此抑制了抖振,拥有更高的控制精度.将所提出的方法应用于光电稳定平台,仿真结果验证了算法的有效性. 展开更多

关键词 非奇异终端滑模控制 变系数双幂次趋近率 有限时间 扰动抑制

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