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图像视觉伺服的无人机固定时间滑模控制 被引量:6
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作者 陈杰 刘宜成 +1 位作者 王宏 涂海燕 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第3期24-30,共7页
为提高四旋翼无人机对目标跟踪的动态性能和精度,结合图像视觉伺服(IBVS)提出一种新型非奇异固定时间滑模控制方法,实现了四旋翼无人机对速度指令和姿态指令的固定时间精确跟踪。首先通过透视投影建立虚拟图像平面,利用图像矩推导出虚... 为提高四旋翼无人机对目标跟踪的动态性能和精度,结合图像视觉伺服(IBVS)提出一种新型非奇异固定时间滑模控制方法,实现了四旋翼无人机对速度指令和姿态指令的固定时间精确跟踪。首先通过透视投影建立虚拟图像平面,利用图像矩推导出虚拟平面的四旋翼无人机动力学模型。在此基础上,由固定时间稳定理论设计新型固定时间滑模面,给出了精确的收敛时间估算方法,分别结合四旋翼无人机动力学模型的位置环和姿态环设计了非奇异固定时间滑模控制器,并基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性。数值仿真表明,所设计的控制器能避免无人机的超调问题并减小稳态误差,具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 图像视觉伺服 虚拟图像平面 固定时间滑模控制 LYAPUNOV理论
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具有容错性能的线控转向系统固定时间滑模控制 被引量:5
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作者 潘公宇 刘思青 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2023年第6期48-57,共10页
针对发生电机转矩故障的线控转向系统转角控制问题,建立了线控转向系统的等效动力学模型及转矩故障模型;为提高系统响应速度及容错性能,以理想前轮转角为跟踪目标,设计了一种具有容错性能的非奇异固定时间滑模控制器;针对控制器中的扰... 针对发生电机转矩故障的线控转向系统转角控制问题,建立了线控转向系统的等效动力学模型及转矩故障模型;为提高系统响应速度及容错性能,以理想前轮转角为跟踪目标,设计了一种具有容错性能的非奇异固定时间滑模控制器;针对控制器中的扰动和故障上界难以确定的问题,结合非奇异滑模面给出了一种自适应方案;基于李雅普诺夫稳定性条件,证明了闭环控制系统的固定时间稳定性。Simulink和Carsim联合仿真结果表明:所提控制方法使闭环转向系统具有更快的响应速度,且在发生转矩故障及饱和的情况下,仍能有效地维持系统稳定,并保证转角跟踪精度。 展开更多
关键词 线控转向 电机故障 固定时间滑模控制 容错控制 非奇异滑模
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变循环航空发动机固定时间滑模推力控制
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作者 孔劲达 吴桢 +2 位作者 魏来 杜宪 费中阳 《推进技术》 北大核心 2025年第8期234-243,共10页
针对变循环航空发动机在复杂飞行环境中对推力精确、快速的控制需求,提出一种固定时间滑模推力控制方法。考虑到实际推力难以测量的问题,构建长短期记忆神经网络与自注意力机制相结合的估计模型。为了抑制扰动和不确定性的影响,设计固... 针对变循环航空发动机在复杂飞行环境中对推力精确、快速的控制需求,提出一种固定时间滑模推力控制方法。考虑到实际推力难以测量的问题,构建长短期记忆神经网络与自注意力机制相结合的估计模型。为了抑制扰动和不确定性的影响,设计固定时间滑模控制器。构造李雅普诺夫函数,分别分析了滑模面的可达性和闭环系统的稳定性,并给出到达时间和收敛时间的上界计算公式。通过仿真实验验证所提方法的优越性。结果表明,发动机推力估计精度能达到99%,且在该固定时间滑模控制器下,发动机具有稳定且快速的推力响应能力,能在4s内到达推力参考值,体现出所提方法的工程应用价值。 展开更多
关键词 变循环航空发动机 长短期记忆网络 自注意力机制 固定时间滑模控制 推力控制
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考虑非匹配扰动的主动悬架固定时间控制研究
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作者 陈潇凯 沈诚 +1 位作者 王茁伊 刘向 《汽车工程》 北大核心 2025年第7期1394-1403,共10页
随着新能源汽车技术的发展,依赖车载传感器的智能悬架系统越来越普及。由于传感器存在测量噪声,在包含此类非高斯测量噪声的非匹配扰动下,经典控制算法无法很好地进行全状态观测,进而对控制系统性能造成很大影响。本文针对主动悬架中存... 随着新能源汽车技术的发展,依赖车载传感器的智能悬架系统越来越普及。由于传感器存在测量噪声,在包含此类非高斯测量噪声的非匹配扰动下,经典控制算法无法很好地进行全状态观测,进而对控制系统性能造成很大影响。本文针对主动悬架中存在的传感噪声等非匹配扰动,以及系统非线性和未建模动态等匹配扰动,分别设计了能够对簧载质量系统和非簧载质量系统进行全状态观测的高阶滑模观测器,并进而设计了能够实现主动悬架全局固定时间收敛的闭环控制系统。仿真结果表明:随机路面工况下,相较于LQG以及扩张观测-滑模控制算法,本文提出的新型高阶滑模观测-固定时间滑模控制算法(SMO-FSMC)可以有效提升悬架的平顺性;相较于卡尔曼滤波器和扩张观测器,所提出的高阶滑模观测器对悬架系统的运动状态跟踪更准确,在面对扰动和测量噪声时系统具有更强的鲁棒性。减速带工况下,SMO-FSMC算法可以实现簧载质量垂向加速度的更快速收敛,有效改善了典型离散冲击工况的平顺性。 展开更多
关键词 主动悬架 非匹配扰动 固定时间滑模控制 高阶有限时间滑模观测器
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麻雀搜索算法的PMSM固定时间无模型滑模控制 被引量:3
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作者 侯利民 韦卓庆 +1 位作者 曹生辉 张明 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期156-165,共10页
针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)调速系统的易受外部负载扰动的影响,提出了一种基于改进麻雀搜索算法的PMSM固定时间无模型滑模控制策略。在转速环输入输出超局部模型的基础上构建了固定时间滑模速度控制器... 针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)调速系统的易受外部负载扰动的影响,提出了一种基于改进麻雀搜索算法的PMSM固定时间无模型滑模控制策略。在转速环输入输出超局部模型的基础上构建了固定时间滑模速度控制器,设计了固定时间扰动观测器估计超局部模型的未知扰动,并通过前馈补偿的方式削弱未知扰动对调速系统带来的不利影响,提高调速系统的抗干扰能力,利用李雅普诺夫函数证明了速度控制器和观测器的固定时间收敛性。由于控制器参数较多且会影响系统性能,为了准确获取参数,提出了改进的麻雀搜索算法对控制器的参数进行优化。实验结果显示,本文提出的控制方案与PI控制相比较,有效解决了超调问题,稳定时间加快了22.8%,加载时转速变化减少了75%,表明本文提出控制方案的有效性。 展开更多
关键词 麻雀搜索算法 无模型 固定时间滑模控制 固定时间观测器
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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
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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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多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制 被引量:1
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作者 侯利民 兰骁儒 +1 位作者 赵世杰 李政龙 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期6345-6356,共12页
为了提高多电机转速协同控制精度,该文提出一种多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制新思想。首先,将多永磁同步电机调速系统视为一个多智能体系统,设计了基于无向通信拓扑图的固定时间一致性协议;同时,设计了固定... 为了提高多电机转速协同控制精度,该文提出一种多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制新思想。首先,将多永磁同步电机调速系统视为一个多智能体系统,设计了基于无向通信拓扑图的固定时间一致性协议;同时,设计了固定时间滑模观测器估计扰动并在一致性协议中引入前馈补偿,从而得到期望的q轴电流。然后,在矢量控制调速系统的框架下设计了固定时间互补滑模电流控制器,用于跟踪q轴参考电流。利用李雅普诺夫函数分别证明了控制器和观测器可以在与系统初始状态无关的情况下实现固定时间内收敛。最后,在三台永磁同步电机调速系统实验平台上与传统偏差耦合控制算法进行了对比实验验证,证明了所提控制算法的可行性和鲁棒性。 展开更多
关键词 多永磁同步电机 多智能体系统 固定时间滑模观测器 固定时间互补滑模控制
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基于固定时间滑模的直流微电网系统电压控制 被引量:5
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作者 卢艳杰 刘永慧 《电力科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期159-166,236,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 直流微电网系统 恒功率负载 积分滑模 固定时间滑模控制 线性矩阵不等式
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网络攻击下直流微电网系统的事件触发滑模控制
9
作者 刘永慧 卢艳杰 《电力科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期212-221,共10页
采用基于事件触发的固定时间滑模控制方法,研究了虚假数据注入攻击下直流微电网系统的直流母线电压控制。首先,建立虚假数据注入攻击下直流微电网系统的数学模型;其次,为节省网络资源,在传感器-观测器通道和观测器-控制器通道引入事件... 采用基于事件触发的固定时间滑模控制方法,研究了虚假数据注入攻击下直流微电网系统的直流母线电压控制。首先,建立虚假数据注入攻击下直流微电网系统的数学模型;其次,为节省网络资源,在传感器-观测器通道和观测器-控制器通道引入事件触发机制;然后,考虑系统恒功率负载扰动和虚假数据注入攻击引起的系统电流难以准确测量的问题,构造了状态观测器,并设计基于观测器的固定时间滑模控制器,得到系统收敛的时间上界;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。仿真结果表明,所提控制方法能够有效抑制恒功率负载扰动和虚假数据注入攻击对直流母线电压造成的影响,同时还能有效节省网络资源。 展开更多
关键词 直流微电网系统 虚假数据注入攻击 恒功率负载 事件触发 固定时间滑模控制
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在轨组装卫星自适应姿态控制 被引量:1
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作者 钱晓莱 王瀚霆 +2 位作者 王小琰 郭禹辰 赵亚涛 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第6期47-57,共11页
结合在轨组装卫星姿态敏感器冗余配置和质量参数未知的特点,为了抑制敏感器测量误差和参数不确定性干扰对组装卫星的姿态影响,首先建立陀螺/GPS/星敏多传感器联邦滤波算法,利用残差卡方检验方法实现敏感器故障的检测、隔离和重构,提高... 结合在轨组装卫星姿态敏感器冗余配置和质量参数未知的特点,为了抑制敏感器测量误差和参数不确定性干扰对组装卫星的姿态影响,首先建立陀螺/GPS/星敏多传感器联邦滤波算法,利用残差卡方检验方法实现敏感器故障的检测、隔离和重构,提高姿态确定精度和结果可靠性.在此基础上,通过参数辨识算法估计组装卫星质量参数,提出自适应固定时间滑模控制算法,提高滑模控制在未知干扰下的控制精度,降低参数选取范围改善系统颤振.最后通过数值仿真验证了本文算法的有效性,组装卫星姿态精度小于0.0002°,姿态稳定度小于0.0003(°)/s,表明所提算法实现了组装卫星的高精高稳姿态控制. 展开更多
关键词 自适应固定时间滑模控制 联邦滤波 在轨组装卫星
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A novel robust fixed time synchronization of complex network subject to input nonlinearity in the presence of uncertainties and external disturbances
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作者 Mehrdad SHIRKAVAND Mohammad Reza SOLTANPOUR 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期418-431,共14页
This paper studies the global fixed time synchronization of complex dynamical network,including non-identical nodes with disturbances and uncertainties as well as input nonlinearity.First,a novel fixed time sliding ma... This paper studies the global fixed time synchronization of complex dynamical network,including non-identical nodes with disturbances and uncertainties as well as input nonlinearity.First,a novel fixed time sliding manifold is constructed to achieve the fixed time synchronization of complex dynamical network with disturbances and uncertainties.Second,a novel sliding mode controller is proposed to realize the global fixed time reachability of sliding surfaces.The outstanding feature of the designed control is that the fixed convergence time of both reaching and sliding modes can be adjusted to the desired values in advance by choosing the explicit parameters in the controller,which does not rest upon the initial conditions and the topology of the network.Finally,the effectiveness and validity of the obtained results are demonstrated by corresponding numerical simulations. 展开更多
关键词 complex dynamical networks fixed time sliding mode control SYNCHRONIZATION input nonlinearity UNCERTAINTIES disturbances
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