检索结果-内蒙古大学图书馆

西南交通大学学报 2023年第4期58卷 836-844页

作者：魏静波罗浩关子津中山大学航空航天学院广东深圳518000

为解决磁悬浮球系统模型不确定性和易受外部干扰影响的问题,提出一种基于终端滑模干扰观测器的全局快速终端滑模控制(GFTSMC)方法.首先,分析了磁悬浮球系统的数学模型并建立动态方程;然后,设计终端滑模干扰观测器(TSMDO),用以观测和估... 详细信息

为解决磁悬浮球系统模型不确定性和易受外部干扰影响的问题,提出一种基于终端滑模干扰观测器的全局快速终端滑模控制(GFTSMC)方法.首先,分析了磁悬浮球系统的数学模型并建立动态方程;然后,设计终端滑模干扰观测器(TSMDO),用以观测和估计系统所受到的扰动,经证明,该观测器对扰动的估计误差能在有限时间内收敛;其次,为克服系统不确定性和外部干扰的影响,设计了基于终端滑模干扰观测器的全局快速终端滑模控制器,可以实现系统的全局快速收敛,所设计的控制律不含切换项,能削弱抖振,以提高系统的抗干扰性和鲁棒性;最后,对所提出的TSMDO-GFTSMC进行了仿真验证,结果表明:与基于扩张状态观测器的连续滑模控制方法相比,采用本文方法,磁悬浮小球的起浮响应时间缩短0.38 s,位移偏差减小90%,跟踪误差由0.420 mm减小为0.032 mm;本文方法提高了对干扰的观测精度,优化了磁悬浮球系统的控制效果,增强了系统的鲁棒性.

关键词：磁悬浮球系统全局快速终端滑模控制干扰观测器抗干扰性鲁棒性

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扰动观测的PMSM模糊全局快速终端滑模控制

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陆军工程大学学报 2023年第6期2卷 84-92页

作者：朱昌林涂群章蒋成明潘明汪世骄陆军工程大学野战工程学院江苏南京210007

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)普通滑模控制存在的系统响应速度慢、存在抖振现象等问题,提出一种扰动观测的模糊全局快速终端滑模控制(global fast terminal sliding mode control,GFTSMC)策略。设计全局... 详细信息

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)普通滑模控制存在的系统响应速度慢、存在抖振现象等问题,提出一种扰动观测的模糊全局快速终端滑模控制(global fast terminal sliding mode control,GFTSMC)策略。设计全局快速终端滑模控制器以提高系统的响应速度和抗干扰能力,结合控制系统状态设计模糊控制规则实时调整速度控制器中的参数,在不影响系统收敛速度的条件下抑制抖振;设计Luenberger扰动观测器,将扰动估计值反馈至PMSM控制器中,削弱扰动对PMSM控制系统的影响。搭建PMSM控制试验平台对提出的控制策略进行试验验证。试验结果表明,Luenberger扰动观测器能够有效地估计扰动实际值扰动观测的,PMSM GFTSMC策略能够提高电机的响应速度和抗干扰能力抑制滑模控制中的抖振现象,增强系统的鲁棒性。

关键词：永磁同步电机全局快速终端滑模控制模糊逻辑控制 Luenberger扰动观测器

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一种新的模糊滑模控制器设计方法

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控制与决策 2024年第6期39卷 1909-1917页

作者：康庄贾利民秦勇北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学交通运输学院北京100044

针对具有较大且不可观测外界干扰的一类不确定系统,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法.首先基于模糊滑模控制原理,引入全局快速终端滑模控制,使系统在有限时间内达到稳态;然后构造以李雅普诺夫函数导数的绝对值为补偿的自适应干扰估计... 详细信息

针对具有较大且不可观测外界干扰的一类不确定系统,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法.首先基于模糊滑模控制原理,引入全局快速终端滑模控制,使系统在有限时间内达到稳态;然后构造以李雅普诺夫函数导数的绝对值为补偿的自适应干扰估计项,对外界干扰进行准确估计,进而提出一种双层递阶指数趋近全局快速终端模糊滑模控制器,通过指数趋近率来调节滑模面的动态品质,该控制器能快速收敛到稳定状态,且有效消除控制器的抖振情况;最后通过仿真算例验证所提方法的有效性.

关键词：滑模控制模糊系统滑模面全局快速终端滑模控制指数趋近率外界干扰

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基于改进模糊滑模控制的列车速度跟踪研究

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铁道学报 2024年第4期46卷 97-107页

作者：康庄贾利民秦勇北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 北京交通大学轨道交通安全协同创新中心北京100044

列车运行过程具有强耦合、非线性等特征,且往往存在较大且不可观测的外界干扰,这些特性加大了列车运行控制的难度,针对列车运行速度跟踪控制问题,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法。首先基于模糊滑模控制,引入全局快速终端滑模控制,... 详细信息

列车运行过程具有强耦合、非线性等特征,且往往存在较大且不可观测的外界干扰,这些特性加大了列车运行控制的难度,针对列车运行速度跟踪控制问题,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法。首先基于模糊滑模控制,引入全局快速终端滑模控制,使系统在有限时间内达到稳态;然后构造以李亚普洛夫函数导数的绝对值为补偿的自适应干扰估计项,对外界干扰进行准确估计,进而提出一种双层递阶指数趋近全局快速终端模糊滑模控制器,并且引入指数趋近率来调节滑模面的动态品质,该控制器能快速收敛到稳定状态,且有效地消除了控制器的抖振情况;最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性,且提高了列车运行控制系统性能。

关键词：列车速度跟踪滑模控制模糊系统全局快速终端滑模控制指数趋近率外界干扰

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基于干扰观测器与终端滑模的车辆纵向控制

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江苏大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 513-520页

作者：黄益绍庄迪长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

为了消除未知干扰和不确定性对车辆纵向控制的影响,设计了基于干扰观测器和终端滑模控制的分层式车辆纵向控制系统.利用干扰观测器对系统干扰进行实时观测,实现对系统的反馈补偿,降低滑模控制的切换增益,从而抑制滑模控制的抖振.利用Lya... 详细信息

为了消除未知干扰和不确定性对车辆纵向控制的影响,设计了基于干扰观测器和终端滑模控制的分层式车辆纵向控制系统.利用干扰观测器对系统干扰进行实时观测,实现对系统的反馈补偿,降低滑模控制的切换增益,从而抑制滑模控制的抖振.利用Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性,并通过Carsim/Simulink进行了联合仿真试验.结果表明:在两种仿真工况条件下,控制器对参考速度跟踪效果良好,速度误差最大仅为0.22 m/s,干扰观测器对系统干扰能够准确快速估计,估计误差仅为0.003 14,切换逻辑执行器发挥良好;与传统滑模控制相比,所设计的控制器稳定性更好,抑制了滑模控制的抖振,实现了对车辆纵向速度的稳定跟踪.

关键词：车辆纵向控制干扰观测器全局快速终端滑模控制逆纵向动力学模型 PID控制

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汽车线控转向系统控制与路感模拟研究

汽车线控转向系统控制与路感模拟研究

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作者：刘鹏超沈阳工业大学

学位级别：硕士

线控转向系统依靠电信号连接转向盘和转向器,可更灵活地设计转向控制器,同时没有了机械连接的束缚,线控转向系统的传动比可以随车速变化而变化,但线控转向系统没有机械连接,车辆的实时路感无法传递给方向盘。针对以上内容,本文在分析总... 详细信息

线控转向系统依靠电信号连接转向盘和转向器,可更灵活地设计转向控制器,同时没有了机械连接的束缚,线控转向系统的传动比可以随车速变化而变化,但线控转向系统没有机械连接,车辆的实时路感无法传递给方向盘。针对以上内容,本文在分析总结了国内外研究现状的基础上,以Carsim中的C级车为研究对象,对前轮转向控制与路感模拟进行研究,主要工作内容如下: (1)建立了线控转向汽车模型。本文利用Matlab/Simulink搭建线控转向汽车方向盘总成和转向执行电机总成动力学模型,将搭建好的动力学模型嵌入无转向系统的模拟车中,组成线控模拟汽车。最后通过经典工况仿真,验证了所建模型的正确性。 (2)设计了线控转向系统的转向执行控制策略。为了得到合适的前轮转角,本文选择横摆角速度增益不变法设计可变传动比。为了控制转向执行电机,本文提出了基于自适应全局快速终端滑模控制的转向执行控制策略,针对系统的不确定参数问题,设计了自适应控制律来进行补偿,提高了系统的跟踪精度和鲁棒性。 (3)实现了路感模拟和自动回正功能。为了满足不同的转向状态和汽车行驶工况驾驶员对路感的需求,本文设计了包括反馈力矩、助力力矩、惯性补偿、阻尼补偿、限位补偿和摩擦补偿的路感模拟力矩。针对回正过程,本文设计了基于反步法的回正控制策略,策略改善了汽车低速回正不足和高速回正超调的缺点。 (4)进行了线控转向系统硬件台架测试验证。本文首先对硬件台架进行了介绍,之后通过可变传动比验证实验、正弦工况实验、梯形工况实验、高低速路感模拟实验和高低速回正实验完成硬件在环验证工作。

关键词：线控转向系统可变传动比转向控制路感模拟全局快速终端滑模控制

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自适应神经网络四旋翼无人机有限时间轨迹跟踪控制

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智能系统学报 2022年第3期17卷 540-546页

作者：季晓明文怀海江苏安全技术职业学院电气工程系江苏徐州221011 大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

针对带有模型不确定性和未知外部干扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题,提出一种基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的自适应全局快速终端滑模控制方法,确保系统对期望轨迹的有限时间跟踪。该方法考虑到全局快速终端滑模控... 详细信息

针对带有模型不确定性和未知外部干扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题,提出一种基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的自适应全局快速终端滑模控制方法,确保系统对期望轨迹的有限时间跟踪。该方法考虑到全局快速终端滑模控制在实际应用中的适应性和抖振问题,利用RBF神经网络替代等效控制量,以神经网络的在线学习能力补偿系统内部的不确定性和未知的外部干扰,有效地降低了系统的抖振;根据Lyapunov方法导出的自适应律在线调整神经网络权值,以保证闭环系统的稳定性。通过一系列仿真算例和飞行实验验证了该方法的有效性与可行性,结果表明:该控制方法相对于滑模控制的抖振更小,具有更好的收敛性和抗干扰能力,同时对模型的参数摄动具有更强的鲁棒性。

关键词：四旋翼飞行器轨迹跟踪控制径向基神经网络自适应律全局快速终端滑模控制有限时间控制模型不确定性外部干扰

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三自由度绳驱动摄像稳定并联平台的建模与运动控制

三自由度绳驱动摄像稳定并联平台的建模与运动控制

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作者：赵志启河南大学

学位级别：硕士

随着水下科学探索的发展,水下摄像成为必不可少的一项工作。为稳定跟踪拍摄水下目标的影像,需要摄像装置能够在抗外部干扰的情况下同时可以随目标点的移动而调整拍摄角度。摄像稳定平台是一种能够搭载摄像装置在外部干扰下保持稳定并且... 详细信息

随着水下科学探索的发展,水下摄像成为必不可少的一项工作。为稳定跟踪拍摄水下目标的影像,需要摄像装置能够在抗外部干扰的情况下同时可以随目标点的移动而调整拍摄角度。摄像稳定平台是一种能够搭载摄像装置在外部干扰下保持稳定并且能按照期望轨迹运动的装置,能够使摄像装置在其作用下完成空间三个自由度的运动,保证摄像装置能够随时调整拍摄角度以达到稳定拍摄运动目标的目的。绳驱动并联机器人是一种将绳索作为驱动单元,在空间实现末端执行器运动的并联机构。本文根据上述背景和课题的研究要求,以及绳驱动并联机器人的研究现状,提出了一种三自由度绳驱动水下摄像稳定并联机器人平台,主要研究内容如下:首先,根据查阅文献和调研,设计了一款新型的三自由度绳驱动水下摄像稳定平台,分析了其结构特性和机械理论模型。根据坐标转换法对该平台的运动学位置、速度和加速度进行分析。在运动学建模的基础上,研究并设计了平台的正逆解算法,并通过Matlab仿真对其进行了验证。其次,对机器人平台进行动力学分析,在非惯性系中通过牛顿-欧拉法建立了系统的动力学模型。此外,为实时获取四根绳索的张力以及保持绳索的张力在合理范围内变化,研究了一种绳索张力求解算法并在控制器仿真实验中对其进行了验证。之后,在上述建模的基础上,为应对建模不确定性和外部干扰,提出了一种双环积分型全局快速终端滑模控制策略。并且在Matlab软件的Simulink环境下,与另外两种滑模控制器做仿真对比。仿真结果表明,在三种控制方案中,论文所提出的控制策略在姿态跟踪响应和稳定跟踪误差上具有更好的控制性能,具有有限时间收敛快、跟踪精度高、瞬态响应快、鲁棒性强等优点。最后,对机器人平台的硬件结构进行选型以及加工制作,搭建了三自由度并联机器人平台的实物样机。在两种控制策略下,对机器人运动平台的姿态跟踪性能进行实验对比和验证。实验结果验证了在两种控制策略下,运动平台均具有良好的姿态跟踪性能,证明了三自由度并联机器人平台设计的正确性以及控制策略的合理性。

关键词：绳驱并联机器人动力学建模全局快速终端滑模控制稳像平台

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六自由度机械臂全局快速终端滑模控制

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控制工程 2012年第6期19卷 1288-1291页

作者：赵鹏飞胡立坤卢子广广西大学电气工程学院广西南宁530004

针对六自由度机械臂非线性、强耦合特性,将全局快速终端滑模控制(GFTSMC)技术应用于六自由度机械臂的轨迹跟踪.该方法将系统的动力学模型转化为各关节子系统的状态方程,再对每个子系统分别设计滑模子控制器.基于Lyapunov理论设计关节子... 详细信息

针对六自由度机械臂非线性、强耦合特性,将全局快速终端滑模控制(GFTSMC)技术应用于六自由度机械臂的轨迹跟踪.该方法将系统的动力学模型转化为各关节子系统的状态方程,再对每个子系统分别设计滑模子控制器.基于Lyapunov理论设计关节子系统的控制律,确保了整个系统的全局稳定性,且具有快速的收敛特性.仿真结果表明,全局快速终端滑模控制不仅可以有效地抑制控制器的抖振,而且对系统模型参数具有一定的鲁棒性,实现了六自由度机械臂各关节位置的高效跟踪.

关键词：六自由度机械臂全局快速终端滑模控制轨迹跟踪

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基于自抗扰的四旋翼无人机控制关键技术研究

基于自抗扰的四旋翼无人机控制关键技术研究

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作者：余小燕上海工程技术大学

学位级别：硕士

近年来,四旋翼无人机因其具有构造简单、制造成本低廉并且能够自主控制等特点,在农业、工业以及军事领域广泛应用。但四旋翼无人机系统是欠驱动非线性系统,系统模型存在不确定性;空气动力学特性复杂,易受干扰影响;无人机姿态角之间存在... 详细信息

近年来,四旋翼无人机因其具有构造简单、制造成本低廉并且能够自主控制等特点,在农业、工业以及军事领域广泛应用。但四旋翼无人机系统是欠驱动非线性系统,系统模型存在不确定性;空气动力学特性复杂,易受干扰影响;无人机姿态角之间存在强耦合性。如何对四旋翼无人机进行稳定控制成为一个具有挑战性的问题。自抗扰控制算法不依赖于精确的系统模型,具有响应速度快、控制精度高、抗干扰能力强等特点,并且能够实现解耦控制,简化控制器设计,在无人机控制领域得到广泛应用。但在传统自抗扰控制算法中,非线性状态误差反馈控制律在外界干扰影响下存在不平滑、易引起抖震等问题,进而影响自抗扰算法的抗干扰能力。全局快速终端滑模控制是滑模控制技术中的一种,具有算法实现简单、对参数变化和扰动不敏感、能够在有限时间内收敛的特性,常应用于无人机控制系统设计。本文利用全局快速终端滑模控制技术对非线性状态误差反馈控制律改进,设计并实现了基于改进自抗扰控制算法的无人机控制系统,仿真实验结果表明控制系统的抗干扰能力及响应速度得到了提升。主要包括以下研究内容:（1）改进了自抗扰控制算法针对自抗扰控制中的非线性状态误差反馈控制律模块存在的抗干扰能力弱、不平滑、易引起抖震等问题,采用对系统参数变动和外部干扰不敏感的全局快速终端滑模控制技术对自抗扰控制律进行重新设计,得到一个新型的基于全局快速终端滑模的自抗扰控制算法。经李雅普诺夫定理验证了改进算法的稳定性。（2）设计了基于改进自抗扰控制算法的四旋翼无人机姿态控制系统基于改进的自抗扰控制算法,完成了四旋翼无人机姿态控制系统设计。经仿真实验证明,对比基于传统PID姿态控制系统与基于传统自抗扰姿态控制系统,基于改进的自抗扰姿态控制系统具有较强的鲁棒性、快速性及抗干扰性。（3）设计了基于改进自抗扰算法的双闭环四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统基于改进的自抗扰控制算法,完成了双闭环四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统设计。经MATLAB仿真实验验证,对比基于PD-改进自抗扰轨迹跟踪控制系统的跟踪效果,改进后的双闭环四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统具有良好的稳定性和抗干扰性。（4）在Rfly Sim平台上对基于改进自抗扰控制算法的四旋翼无人机姿态控制系统进行半实物仿真为验证文章设计的改进自抗扰姿态控制系统的有效性,通过Rfly Sim平台将改进的自抗扰姿态控制系统部署到Pixhawk硬件平台中,进行硬件在环仿真实验。经悬停和姿态跟踪实验验证,改进的自抗扰姿态控制系统具有较强的可实用性。

关键词：四旋翼无人机自抗扰控制全局快速终端滑模控制姿态控制轨迹跟踪控制半实物仿真

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