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基于有限时间扰动观测器的水厂加矾系统二阶滑模控制
1
作者 王冬生 张鹏 +2 位作者 孙锦昊 郭若寒 蒋国平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1965-1971,共7页
水厂絮凝沉淀过程具有强非线性、不确定性和参数时变等特点,并且原水水质和水量突变等扰动容易对絮凝沉淀过程造成不利影响.本文提出了一种基于有限时间扰动观测器的加矾系统二阶滑模控制设计方法.首先,文章采用带有非光滑项的二阶滑模... 水厂絮凝沉淀过程具有强非线性、不确定性和参数时变等特点,并且原水水质和水量突变等扰动容易对絮凝沉淀过程造成不利影响.本文提出了一种基于有限时间扰动观测器的加矾系统二阶滑模控制设计方法.首先,文章采用带有非光滑项的二阶滑模控制方法设计加矾系统反馈控制;然后,文章设计有限时间扰动观测器对原水水质和水量突变等扰动,以及絮凝沉淀过程强非线性、不确定性和参数时变等导致的模型不匹配进行估计,估计结果作为前馈补偿与反馈控制相结合;最后,理论分析证明了基于有限时间扰动观测器的二阶滑模控制方法的稳定性.仿真结果表明,本文所提出的复合控制方法有效提升了加矾系统的鲁棒性和抗扰动性能. 展开更多
关键词 加矾控制 有限时间扰动观测器 二阶滑模控制 抗扰动
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基于双模态有限时间滑模的永磁同步电机抗扰动控制 被引量：1
2
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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具有外部扰动的非完整移动机器人的有限时间跟踪控制(英文) 被引量：2
3
作者 欧美英 孙海滨 李世华 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期405-414,共10页
研究了具有外部扰动的动态模型的非完整移动机器人有限时间跟踪控制问题,介绍了一种有限时间扰动观测器来估计外部扰动.首先,移动机器人的跟踪误差系统被转换成两个子系统:一个三阶子系统和一个二阶子系统.然后,我们分别讨论了这两个子... 研究了具有外部扰动的动态模型的非完整移动机器人有限时间跟踪控制问题,介绍了一种有限时间扰动观测器来估计外部扰动.首先,移动机器人的跟踪误差系统被转换成两个子系统:一个三阶子系统和一个二阶子系统.然后,我们分别讨论了这两个子系统,并且设计了连续的有限时间扰动观测器和有限时间跟踪控制律.严格的证明表明了移动机器人可以在有限时间内跟踪上期望的轨迹.仿真例子说明了我们方法的有效性. 展开更多
关键词 有限时间跟踪控制 有限时间扰动观测器 外部扰动 非完整移动机器人 动态模型
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水下机器人有限时间三维轨迹跟踪控制
4
作者 魏鹏 胡亚辉 +1 位作者 朱乐为 韩廷选 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第3期166-172,共7页
针对水下机器人在外界扰动和未建模动态综合作用下的三维轨迹精确跟踪问题,提出基于有限时间扰动观测器的连续控制策略。首先,设计有限时间扰动观测器,快速观测系统集总扰动,提高系统的抗干扰能力。然后,在反步控制框架下,结合非线性反... 针对水下机器人在外界扰动和未建模动态综合作用下的三维轨迹精确跟踪问题,提出基于有限时间扰动观测器的连续控制策略。首先,设计有限时间扰动观测器,快速观测系统集总扰动,提高系统的抗干扰能力。然后,在反步控制框架下,结合非线性反馈和精确前馈信号,设计连续的三维轨迹跟踪控制器,以便于实际驱动器执行,并严格保证该闭环系统在李雅普诺夫意义下有限时间稳定。最后,以著名的“REMUS”水下机器人为模型,开展三维轨迹跟踪控制的仿真试验。结果表明:基于有限时间扰动观测器的连续控制策略能够精确地补偿系统集总扰动,使得水下机器人能够快速精准地跟踪三维参考轨迹。 展开更多
关键词 水下机器人 三维轨迹跟踪 反步控制 有限时间扰动观测器
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未知扰动下的无人艇编队优化轨迹跟踪控制 被引量：6
5
作者 王宁 刘永金 高颖 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期178-190,共13页
[目的]针对水面无人艇(USV)编队轨迹跟踪中存在的未知扰动和队形变化问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的最优反步控制(FDO-OBC)方法。[方法]首先,基于虚拟结构法,建立无人艇编队控制框架,并设计运动学和动力学编队控制器;其次,设计... [目的]针对水面无人艇(USV)编队轨迹跟踪中存在的未知扰动和队形变化问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的最优反步控制(FDO-OBC)方法。[方法]首先,基于虚拟结构法,建立无人艇编队控制框架,并设计运动学和动力学编队控制器;其次,设计有限时间扰动观测器,实时估计补偿未知环境扰动;然后,针对编队队形变化的轨迹跟踪问题,提出基于最优反步控制的动态轨迹优化策略,利用扰动观测器信息来计算最优控制输入,实现无人艇编队轨迹跟踪的动态优化;最后,采用李雅普诺夫稳定性理论证明该编队控制方法的稳定性。[结果]仿真对比结果表明,FDO-OBC策略可有效提高无人艇编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]对于面向扰动环境下的无人艇编队控制系统设计,FDO-OBC方法提供了一种新的技术手段。 展开更多
关键词 水面无人艇 编队控制 有限时间扰动观测器 最优反步
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多源扰动下光电跟踪系统连续非奇异终端滑模控制 被引量：17
6
作者 冒建亮 李奇 朱海荣 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期413-423,共11页
针对多源扰动下的光电跟踪系统,提出一种基于有限时间扰动观测器的连续非奇异终端滑模控制方法.首先,通过扰动观测器在有限时间内估计出集总扰动并用于快速幂次趋近律的设计,利用非奇异快速终端滑模面和等效控制方法,得出连续有限时间... 针对多源扰动下的光电跟踪系统,提出一种基于有限时间扰动观测器的连续非奇异终端滑模控制方法.首先,通过扰动观测器在有限时间内估计出集总扰动并用于快速幂次趋近律的设计,利用非奇异快速终端滑模面和等效控制方法,得出连续有限时间控制律.采用Lyapunov稳定性方法进行了严格的有限时间收敛证明.其次,对2–DOF光电跟踪系统进行建模,分析影响控制精度的多源干扰因素,并进行控制律设计.最后,结合实际工作环境进行仿真与实验研究,论证算法的有效性.结果表明,提出的控制方法可使得系统输出即使在多源扰动存在情况下,也可在有限时间内快速收敛到平衡点,提高了光电跟踪系统的抗干扰能力与稳态控制精度. 展开更多
关键词 有限时间扰动观测器 连续非奇异终端滑模 幂次趋近律 光电跟踪系统
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复杂扰动下水下机器人的轨迹精确跟踪控制 被引量：16
7
作者 陈浩华 赵红 +3 位作者 王宁 郭晨 鲁挺 王宁 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第2期98-108,共11页
[目的]针对外界复杂干扰下水下机器人三维轨迹精确跟踪控制的问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的非奇异终端滑模控制方法。[方法]设计非奇异终端滑模轨迹跟踪控制器,保证跟踪误差在有限时间内精确收敛到零。在外界多维度时变干扰下... [目的]针对外界复杂干扰下水下机器人三维轨迹精确跟踪控制的问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的非奇异终端滑模控制方法。[方法]设计非奇异终端滑模轨迹跟踪控制器,保证跟踪误差在有限时间内精确收敛到零。在外界多维度时变干扰下,设计有限时间扰动观测器,提高系统的抗干扰能力。[结果]利用Lyapunov函数证明所设计控制策略可以有限时间稳定。采用MATLAB进行仿真实验,在阶跃扰动下与反步滑模控制方法仿真对比,表明所提方法可实现轨迹的精确跟踪。[结论]研究结果可为水下机器人的三维轨迹精确跟踪提供解决思路。 展开更多
关键词 水下机器人 三维轨迹跟踪 有限时间扰动观测器 阶跃扰动 非奇异终端滑模 反步滑模
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水面无人艇领航-跟随固定时间编队控制 被引量：10
8
作者 李贺 王宁 薛皓原 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第2期111-118,共8页
[目的]为解决复杂扰动下的领航—跟随水面无人艇(USV)编队控制问题,提出一种固定时间控制(FTC)方法。[方法]针对跟踪控制子系统,设计一种基于积分滑模的固定时间跟踪控制(IMS-FTC)策略;针对编队控制子系统,设计一种基于有限时间扰动观... [目的]为解决复杂扰动下的领航—跟随水面无人艇(USV)编队控制问题,提出一种固定时间控制(FTC)方法。[方法]针对跟踪控制子系统,设计一种基于积分滑模的固定时间跟踪控制(IMS-FTC)策略;针对编队控制子系统,设计一种基于有限时间扰动观测器的固定时间编队控制(FDO-FFC)策略;基于Lyapunov稳定性理论证明所设计的编队控制方法的整体稳定性。[结果]采用经典CyberShip II试验模型进行仿真研究,结果显示所设计的控制方案能够有效提高领航—跟随USV编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]研究成果可为无人艇编队控制系统设计提供先进的技术手段。 展开更多
关键词 水面无人艇 舰艇编队 固定时间编队控制 积分滑模控制 有限时间扰动观测器 领航—跟随
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电液伺服型并联式加注机器人运动轨迹跟踪控制 被引量：9
9
作者 赵纯 于存贵 +2 位作者 何庆 徐强 姚建勇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期585-595,共11页
针对电液伺服型并联式加注机器人在实际任务中广泛存在的模型不确定和强外干扰问题,提出一种基于关节有限时间扰动估计(FTDO)的动力学解耦反步鲁棒控制策略。首先,将系统处理为一组受外部扰动关节子系统的集合,进而针对各关节通过设计... 针对电液伺服型并联式加注机器人在实际任务中广泛存在的模型不确定和强外干扰问题,提出一种基于关节有限时间扰动估计(FTDO)的动力学解耦反步鲁棒控制策略。首先,将系统处理为一组受外部扰动关节子系统的集合,进而针对各关节通过设计两个有限时间扰动观测器实现了对关节中匹配与不匹配不确定性的有限时间同步精确估计和补偿。同时,基于系统的动力学解耦模型,通过设计反步鲁棒控制器保证了闭环系统的稳定性。最后,通过Lyapunov方法验证了闭环系统信号的有界性和关节跟踪误差的有限时间渐近收敛特性。试验结果表明,控制器在不同工况下均具有良好的轨迹跟踪性能和关节抗干扰能力,能够满足在实际加注任务中的应用需求。 展开更多
关键词 并联式加注机器人 有限时间扰动观测器 动力学解耦控制
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