基于ESO的旋转倒立摆全局终端滑模控制（英文） 被引量：5

1

作者 刘薇 郝彬 王跃灵 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期106-111,共6页

旋转倒立摆系统具有非线性、多变量、非最小相位和欠驱动等特点，这些特点为该系统的控制设计提出了诸多挑战性的问题。针对旋转倒立摆系统提出了一种基于扩张状态观测器（ESO）的全局快速终端滑模控制器（ESO—GTSMC），保证旋转臂对... 旋转倒立摆系统具有非线性、多变量、非最小相位和欠驱动等特点，这些特点为该系统的控制设计提出了诸多挑战性的问题。针对旋转倒立摆系统提出了一种基于扩张状态观测器（ESO）的全局快速终端滑模控制器（ESO—GTSMC），保证旋转臂对期望轨迹的跟踪和摆杆在竖直方向的稳定。该控制器结合了滑模控制器系统鲁棒性好及设计简便的优点，运用快速终端滑模思想及全局动态滑模设计提高了系统的动态性能，同时利用扩张状态观测器来估计系统存在的实时外部干扰和内部参数不确定性并补偿给控制输入，提升了系统的抗干扰能力。仿真结果证明，所设计控制器的稳定性及动态性能优于传统的滑模控制器及最优控制器。 展开更多

关键词 旋转倒立摆 全局终端滑模控制 扩张状态观测器 外部扰动

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基于全局快速终端滑模的6-PSS并联运动模拟器轨迹跟踪控制研究

2

作者 沈书宇 张海峰 叶伟 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1595-1603,共9页

针对6-PSS并联运动模拟器动力学模型中的不确定性和时变扰动,提出了一种基于全局快速终端滑模的鲁棒控制策略。首先,运用虚功原理建立了该机构的动力学模型(该动力学模型表明6-PSS并联机构是一个具有非线性和强耦合特性的多变量系统),... 针对6-PSS并联运动模拟器动力学模型中的不确定性和时变扰动,提出了一种基于全局快速终端滑模的鲁棒控制策略。首先,运用虚功原理建立了该机构的动力学模型(该动力学模型表明6-PSS并联机构是一个具有非线性和强耦合特性的多变量系统),对动力学模型进行了离线处理,使其反映出机构真实动力学特性,并满足设备实时计算能力的要求;然后,基于简化后的动力学模型设计了一种全局快速终端滑模控制器(GFTSMC),设计李雅普诺夫(Lyapunov)函数对控制律进行了分析,证明了控制器的稳定性;最后,将控制策略应用于6-PSS并联运动模拟器轨迹跟踪控制,并将其与PD前馈控制及传统滑模控制(SMC)进行了对比实验。研究结果表明:GFTSMC相对于PD和SMC的平均误差分别下降了82.92%和18.88%,标准差分别下降了80.03%和41.73%,且能够起到抑制抖振的效果,是6-PSS并联运动模拟器的一种有效且实用的鲁棒控制方案。该研究结果可为6-PSS并联运动模拟器控制及工程应用提供理论依据。 展开更多

关键词 并联机构 动力学建模 虚功原理 滑模控制 李雅普诺夫函数 全局快速终端滑模控制器

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基于干扰观测器与终端滑模的车辆纵向控制 被引量：2

3

作者 黄益绍 庄迪 《江苏大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期513-520,共8页

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... 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. 展开更多

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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多关节机器人的全局快速终端模糊滑模控制 被引量：7

4

作者 穆效江 陈阳舟 张利国 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第15期4085-4088,共4页

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种全局快速终端模糊滑模控制方法。该方法根据滑模控制原理,采用模糊控制调节滑模控制的切换增益,并利用积分的方法自动对系统的建模误差和干扰的上界进行评估,实现了对建模误差和干扰的自动跟踪... 针对多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种全局快速终端模糊滑模控制方法。该方法根据滑模控制原理,采用模糊控制调节滑模控制的切换增益,并利用积分的方法自动对系统的建模误差和干扰的上界进行评估,实现了对建模误差和干扰的自动跟踪,削弱了抖振。文中利用李亚普诺夫定理证明了系统的稳定性,仿真结果表明了其有效性。 展开更多

关键词 全局快速终端滑模控制 模糊控制 建模误差 抖振 滑模面

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永磁直线同步电机自适应反推全局快速终端滑模控制 被引量：30

5

作者 付东学 赵希梅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期1634-1641,共8页

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统位置跟踪精度易受参数变化、负载扰动、摩擦力等不确定性因素影响的问题,提出自适应反推全局快速终端滑模控制(ABGFTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的PMLSM动态数学模型。然后,采用反推控制将复... 针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统位置跟踪精度易受参数变化、负载扰动、摩擦力等不确定性因素影响的问题,提出自适应反推全局快速终端滑模控制(ABGFTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的PMLSM动态数学模型。然后,采用反推控制将复杂的非线性系统分解成低阶子系统,并利用全局快速终端滑模控制将系统状态快速收敛到平衡点,提高系统的响应速度,增强系统的鲁棒性;再结合自适应控制实时调整切换控制增益值,以便获得合适的切换增益,从而削弱了抖振现象。从理论上证明了该控制方案能够使系统获得快速收敛性和良好的跟踪性。最后,通过系统实验证明了所提出的控制方案不仅具有更快的收敛性,而且具有更快的跟踪性和更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 反推全局快速终端滑模控制 自适应 抖振 鲁棒性

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基于干扰观测器的磁悬浮球系统全局快速终端滑模控制 被引量：5

6

作者 魏静波 罗浩 关子津 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期836-844,共9页

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... 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. 展开更多

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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高速动车组分布式全局快速终端滑模控制策略 被引量：5

7

作者 李中奇 唐博伟 +1 位作者 杨辉 黄琳静 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期41-50,共10页

速度跟踪控制是高速动车组自动驾驶的关键技术之一。通过分析列车运行过程的动力学关系,将车钩系统描述为弹簧-阻尼器系统,并考虑列车受到的附加阻力,以及由于列车车钩形变产生的列车长度变化等,建立高速动车组纵向多质点动力学模型。... 速度跟踪控制是高速动车组自动驾驶的关键技术之一。通过分析列车运行过程的动力学关系,将车钩系统描述为弹簧-阻尼器系统,并考虑列车受到的附加阻力,以及由于列车车钩形变产生的列车长度变化等,建立高速动车组纵向多质点动力学模型。在此模型基础上,设计分布式全局快速滑模控制器,此策略连续的控制率消除了传统滑模控制的抖振问题,控制器考虑动车与拖车的不同动力分配和牵引电机的输出功率上限,分别对动车与拖车的控制力进行不同的饱和限制。基于李雅普诺夫稳定性原理,证明了提出的控制算法的收敛与稳定。仿真结果表明,此高速动车组多质点模型能较为准确地反映列车运行中车钩的状态与受到的附加阻力,基于该模型的带有输出限制的分布式全局快速终端滑模控制器,使车钩纵向冲动更小,速度跟踪性能更优。 展开更多

关键词 高速动车组 多质点模型 分布式全局快速终端滑模控制 速度跟踪

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基于改进模糊滑模控制的列车速度跟踪研究 被引量：2

8

作者 康庄 贾利民 秦勇 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期97-107,共11页

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,... 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。 展开更多

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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一种新型趋近律的PMSM模糊自适应终端滑模控制 被引量：4

9

作者 冯琪茗 董秀成 刘元 《电气工程学报》 CSCD 2023年第4期74-83,共10页

针对传统永磁同步电机滑模控制方法产生抖振现象和外界干扰带来的一些不确定的影响,提出了一种新的模糊滑模控制器设计方法。首先,基于滑模控制和模糊控制两大理论,在转速环引入全局快速终端滑模控制,并设计一种新型复合趋近律,在削弱... 针对传统永磁同步电机滑模控制方法产生抖振现象和外界干扰带来的一些不确定的影响,提出了一种新的模糊滑模控制器设计方法。首先,基于滑模控制和模糊控制两大理论,在转速环引入全局快速终端滑模控制,并设计一种新型复合趋近律,在削弱抖振的同时,又能使系统在有限时间内快速达到稳态;然后以Lyapunov函数导数的绝对值为补偿构建了自适应干扰估计项,对外界干扰进行准确估计,进而设计了全局快速终端模糊滑模控制器,通过仿真对比试验,验证该控制器能快速收敛到稳定状态,而且能够有效地抑制传统滑模控制器的抖振情况,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 滑模控制 模糊控制 新型复合趋近律 全局快速终端滑模控制器

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多关节机器人的自适应模糊滑模控制 被引量：10

10

作者 穆效江 陈阳舟 《控制工程》 CSCD 2008年第5期619-622,共4页

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种基于全局快速终端滑模面的自适应模糊滑模控制方法。该方法通过设计合适的自适应律,采用模糊自适应控制调节滑模控制的切换控制增益,实现了对建模误差和不确定干扰的自动跟踪,削弱了抖振。系统... 针对多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种基于全局快速终端滑模面的自适应模糊滑模控制方法。该方法通过设计合适的自适应律,采用模糊自适应控制调节滑模控制的切换控制增益,实现了对建模误差和不确定干扰的自动跟踪,削弱了抖振。系统不需要对建模误差和干扰进行预估计,并且通过对控制器结构的简化,降低了模糊控制器的维数,减少了计算量。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性,仿真结果表明了其有效性。 展开更多

关键词 全局快速终端滑模控制 自适应模糊控制 建模误差 抖振 滑模面

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多关节机器人的神经滑模控制 被引量：5

11

作者 穆效江 陈阳舟 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第11期245-248,共4页

针对含有建模误差和不确定干扰的多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种神经滑模控制方法。该方法采用全局快速终端滑模面保证了系统状态能够在有限时间内到达滑模面和平衡点。采用径向基函数神经网络自适应地补偿系统的建模误差和外界干... 针对含有建模误差和不确定干扰的多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种神经滑模控制方法。该方法采用全局快速终端滑模面保证了系统状态能够在有限时间内到达滑模面和平衡点。采用径向基函数神经网络自适应地补偿系统的建模误差和外界干扰,保证了滑模控制在滑模面的运动。利用李亚普诺夫稳定性判据推导出了控制器的控制律和神经网络的目标函数,通过神经网络的在线学习,削弱了滑模控制的抖振。仿真结果表明了其有效性。 展开更多

关键词 全局快速终端滑模控制 神经网络 建模误差 抖振 滑模面

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基于扩张观测器的HMCVT换段离合器油压跟踪控制 被引量：3

12

作者 陆凯 王琳 +3 位作者 鲁植雄 周华栋 钱进 赵一荣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期410-418,共9页

针对液压机械无级变速器(HMCVT)换段离合器油压跟踪控制过程中,不匹配干扰造成实际油压与期望油压产生偏差的问题,提出了一种基于扩张观测器的全局终端滑模控制算法,以实现油压的高精度跟踪控制。通过建立带有不匹配干扰的非线性湿式离... 针对液压机械无级变速器(HMCVT)换段离合器油压跟踪控制过程中,不匹配干扰造成实际油压与期望油压产生偏差的问题,提出了一种基于扩张观测器的全局终端滑模控制算法,以实现油压的高精度跟踪控制。通过建立带有不匹配干扰的非线性湿式离合器数学模型,推导了油压控制系统的状态方程,使用扩张观测器对不匹配干扰进行估计,设计了一种能够快速收敛的全局终端滑模控制算法,并将干扰估计值补偿到控制算法中以提高控制精度和降低滑模控制的抖振。基于全局终端滑模控制算法设计了换段离合器油压跟踪控制器,通过试验对控制器效果进行了验证。结果表明,扩张观测器能够有效观测不匹配干扰,与传统终端滑模控制算法相比,基于本文算法设计的油压跟踪控制器动态响应时间仅为0.13 s,超调量为0.08 MPa,且无明显抖振。在换段过程中,冲击度降低12.7%,滑摩功减少10.2%,表明所提油压跟踪控制算法具有较好鲁棒性,能够改善换段离合器的接合品质。 展开更多

关键词 液压机械无级变速器 油压跟踪 全局终端滑模控制 扩张观测器 换段离合器

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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 被引量：10

13

作者 季晓明 文怀海 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期540-546,共7页

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... 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。 展开更多

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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