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带恒功率负载的Boost变换器模糊自适应反步滑模控制 被引量:1
1
作者 罗玮 陆益民 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期19-26,共8页
恒功率负载的负阻抗特性易导致DC/DC变换器系统输出电压不稳定。针对带恒功率负载的Boost变换器,提出一种模糊自适应反步滑模控制策略。首先应用精确反馈线性化将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将模糊... 恒功率负载的负阻抗特性易导致DC/DC变换器系统输出电压不稳定。针对带恒功率负载的Boost变换器,提出一种模糊自适应反步滑模控制策略。首先应用精确反馈线性化将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将模糊自适应控制方法加入到反步滑模控制器的设计中,根据模糊自适应控制系统实时更新系统增益,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。最后,仿真和实验结果表明,与传统的双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 DC/DC变换器 恒功率负载 模糊自适应反步滑模控制 精确馈线性化
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基于RBF网络的四旋翼无人机姿态鲁棒自适应反步滑模控制 被引量:1
2
作者 刘金华 王远 +1 位作者 张智轩 李涛 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期36-42,共7页
针对存在干扰的四旋翼无人机姿态系统,设计了一种RBF网络鲁棒自适应反步滑模控制器.在反步滑模控制的基础上,通过RBF网络逼近和补偿标称控制律,采用神经网络最小参数学习法,取神经网络的权值上界估计作为神经网络的估计值,通过设计参数... 针对存在干扰的四旋翼无人机姿态系统,设计了一种RBF网络鲁棒自适应反步滑模控制器.在反步滑模控制的基础上,通过RBF网络逼近和补偿标称控制律,采用神经网络最小参数学习法,取神经网络的权值上界估计作为神经网络的估计值,通过设计参数估计自适应律来代替神经网络权值的调整,并用Lyapunov理论证明系统的稳定性.仿真结果表明:该方法相比反步滑模控制方法,在有干扰的情况下,有更短的调节时间,更好的跟踪精度,验证了本方法具有更好的抗干扰性和鲁棒性. 展开更多
关键词 四旋翼无人机 姿态控制 滑模控制 RBF神经网络 鲁棒自适应控制
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基于变增益偏差耦合和自适应反推滑模的多电机同步控制 被引量:1
3
作者 王磊 赵希梅 金鸿雁 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第6期1248-1256,共9页
针对多电机系统存在跟踪性能差、同步精度低的问题,本文提出一种基于变增益偏差耦合(VGDC)和自适应反推滑模(ABSM)的同步控制方法.首先,由于受参数变化、外部扰动和负载改变等不确定因素影响而导致单电机跟踪性能差的问题,设计ABSM控制... 针对多电机系统存在跟踪性能差、同步精度低的问题,本文提出一种基于变增益偏差耦合(VGDC)和自适应反推滑模(ABSM)的同步控制方法.首先,由于受参数变化、外部扰动和负载改变等不确定因素影响而导致单电机跟踪性能差的问题,设计ABSM控制算法,并构建李雅普诺夫函数验证该方法的稳定性和收敛性.然后,为了克服固定耦合增益不能随负载或扰动发生改变,从而降低多电机同步控制性能的缺点,利用模型参考辨识法(MRIM)获得电机的实时转动惯量,将其发送到速度补偿器获得可变耦合增益,以此改进偏差耦合控制结构提高多电机系统同步性能.最后,根据实验验证所提出方法可以改善控制系统的跟踪性能,且可以提高多电机同步控制精度,具有重要的实际应用价值. 展开更多
关键词 多电机同控制 偏差耦合 变增益 速度补偿 自适应滑模控制
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基于自适应反步滑模的磁悬浮系统非线性控制方法研究
4
作者 张露洁 秦耀 杨杰 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期2910-2920,共11页
针对悬浮系统的强非线性特性和未知扰动引起系统性能下降问题,提出一种非线性自适应反步滑模控制方法。首先,对单点电磁悬浮系统的动力学特性进行分析,建立了其非线性数学模型;其次,在传统非线性反步法的基础上,结合自适应思想以及滑模... 针对悬浮系统的强非线性特性和未知扰动引起系统性能下降问题,提出一种非线性自适应反步滑模控制方法。首先,对单点电磁悬浮系统的动力学特性进行分析,建立了其非线性数学模型;其次,在传统非线性反步法的基础上,结合自适应思想以及滑模控制的特性,对反步法分出的第2个子系统构造滑模面,引入滑模特性,以提高系统的抗扰能力,同时用Sigmoid函数代替Sign函数,削弱了滑模控制带来的抖振,并引入自适应算法,实时估计电磁悬浮系统中的电磁系数,从而进一步提高控制策略的适应性和精确性;最后,通过李雅普诺夫稳定性判据证明了非线性自适应反步滑模控制方法的稳定性。为更好地体现所提出方法的优越性和可行性,将所提非线性自适应反步滑模控制方法与非线性反步控制方法和线性反步控制方法先后在MATLAB/Simulink仿真和实物上进行对比实验。理论分析和实验结果表明,所提出的非线性自适应反步滑模控制器提高了电磁悬浮系统的稳定性和控制精度,以及在面对内外扰动时,具有更强的鲁棒性和适应性。此外,与非线性反步控制方法和线性反步控制方法相比,系统的位置响应无超调且到达稳态时间更短。在理论与实践方面,该控制方法不仅对于电磁悬浮系统的控制具有一定的学术意义,同时,也为其他具有强非线性特性和面临未知扰动的非线性系统的控制给出了较好的参考,具有一定的借鉴价值。 展开更多
关键词 电磁悬浮系统 非线性模型 非线性自适应滑模控制 控制性能 鲁棒性
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基于干扰估计的机械腿自适应反步滑模控制
5
作者 孙小钰 周坤 +1 位作者 熊江枫 王斌锐 《控制工程》 北大核心 2025年第8期1472-1479,共8页
针对双关节机械腿的轨迹跟踪问题,提出了一种基于动态模型简化的自适应反步滑模控制方案,该方案充分考虑了未知的外部干扰和建模误差。首先,建立了双关节机械腿的动力学模型,将其划分为2个相互关联的子系统。然后,针对关节间的相互作用... 针对双关节机械腿的轨迹跟踪问题,提出了一种基于动态模型简化的自适应反步滑模控制方案,该方案充分考虑了未知的外部干扰和建模误差。首先,建立了双关节机械腿的动力学模型,将其划分为2个相互关联的子系统。然后,针对关节间的相互作用、外部干扰和建模误差,设计了一种分散的自适应控制方案,将所有子系统的控制器作为一个整体的控制策略,可抑制子系统间的相互影响。所提方案可精确补偿不确定性的未知影响,而不是将大多数不确定性直接视为干扰。最后,为了验证所设计的控制器对时变非线性系统的有效性,基于一种气动肌肉驱动的双关节机械腿平台,在MATLAB/Simulink中进行仿真和实物验证,结果表明所提控制方案是有效的。 展开更多
关键词 双关节机械腿 滑模控制 轨迹跟踪 气动肌肉
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基于事件触发的多电机驱动系统模糊自适应反步控制
6
作者 陈志威 罗绍华 +1 位作者 李枫韵 胡廷耀 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期109-113,119,共6页
针对多电机驱动系统,为解决负载装置跟踪参考运动轨迹的控制问题,提出了一种基于事件触发的模糊自适应反步控制方案。首先,建立了多电机驱动系统包含死区、摩擦、未知干扰和工作负载等非线性因素的动力学模型;其次,将速度函数、区间二... 针对多电机驱动系统,为解决负载装置跟踪参考运动轨迹的控制问题,提出了一种基于事件触发的模糊自适应反步控制方案。首先,建立了多电机驱动系统包含死区、摩擦、未知干扰和工作负载等非线性因素的动力学模型;其次,将速度函数、区间二型模糊神经网络、二阶跟踪微分器融入到反步控制框架中,以解决多电机驱动系统的负载跟踪控制问题;同时,采用事件触发策略更新控制器输入,达到节约通信资源的目的,李雅普诺夫理论证明了所提方案的稳定性;最后,仿真实验结果证明了所设计方案的有效性。 展开更多
关键词 多电机驱动系统 事件触发 区间二型模糊神经网络 控制
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基于RBF反步滑模的多柔性梁耦合系统振动控制
7
作者 邱志成 杨阳 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第1期110-115,203,共7页
针对多柔性梁耦合系统的振动特性以及主动控制问题,设计并建立了实验平台。为了得到准确的模型,提出了一种基于小波变换和灰狼寻优算法的实验辨识方法,对有限元模型进行修正。为实现振动快速抑制,设计了基于最小参数学习法的径向基网络... 针对多柔性梁耦合系统的振动特性以及主动控制问题,设计并建立了实验平台。为了得到准确的模型,提出了一种基于小波变换和灰狼寻优算法的实验辨识方法,对有限元模型进行修正。为实现振动快速抑制,设计了基于最小参数学习法的径向基网络反步滑模控制(radial basis function network backstepping slide mode control,简称RBF-BSSMC)算法。实验结果表明,相比于比例微分(proportional-derivative,简称PD)控制,RBF-BSSMC算法可以实现快速振动抑制,特别是小幅值振动。 展开更多
关键词 多柔性梁耦合系统 主动振动控制 径向基网络 滑模控制
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永磁同步电机的分数阶模糊反步控制器性能研究
8
作者 刘洋 马家庆 +3 位作者 吴钦木 何志琴 覃涛 陈昌盛 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第4期106-112,119,共8页
为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制系统的响应速度和抗干扰能力,提出一种分数阶模糊反步控制方法(fractional order fuzzy backstepping control,FOFB),以保证永磁同步电机更好的控制性能。首先,... 为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制系统的响应速度和抗干扰能力,提出一种分数阶模糊反步控制方法(fractional order fuzzy backstepping control,FOFB),以保证永磁同步电机更好的控制性能。首先,根据反步控制的原理,对系统分解,并在每一步中利用模糊逻辑系统来逼近系统的未知部分。其次,引入分数阶理论并选取符合系统规律的Lyapunov函数,得出合适的控制律和参数自适应律。最后,分别对比例积分微分调节(proportional integral derivative,PID)、模糊PID(fuzzy PID,F-PID)、整数阶模糊反步法(integer order fuzzy backstepping control,IOFB)、分数阶模糊反步法(fractional order fuzzy backstepping,FOFB)控制下的PMSM进行仿真。仿真和试验结果表明,FOFB控制在转速突变过程中能够实现转速的实时跟踪。相较于其他控制策略,加入负载转矩FOFB的下降转速为40 r/min、超调量为4.7%时的响应性能更好、抗干扰能力更优,这证明了FOFB控制方法的合理性和有效性。 展开更多
关键词 永磁同电机 分数阶 自适应 模糊控制
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基于反步滑模法的欠驱动双无人艇协同拖曳系统靠泊控制
9
作者 王成龙 郑翔 +2 位作者 王建华 吴恭兴 钱建华 《广东海洋大学学报》 北大核心 2025年第2期118-129,共12页
【目的】为解决干扰与模型不确定性影响下,欠驱动双无人艇协同拖曳无动力无人艇靠泊回收过程中的轨迹规划与跟踪控制问题,改进控制效率和跟踪精度,提出一种基于虚拟船引导的双无人艇协同拖曳靠泊方法。【方法】首先,通过虚拟船路径跟踪... 【目的】为解决干扰与模型不确定性影响下,欠驱动双无人艇协同拖曳无动力无人艇靠泊回收过程中的轨迹规划与跟踪控制问题,改进控制效率和跟踪精度,提出一种基于虚拟船引导的双无人艇协同拖曳靠泊方法。【方法】首先,通过虚拟船路径跟踪控制规划被拖船的期望轨迹及所需总拖曳力和力矩,并通过扩张状态观测器(ESO)补偿外部干扰和模型误差。其次,利用序列二次规划(SQP)方法求解两艘无人艇对被拖船的拖曳力和力矩的最优分配问题,并根据拖曳模型和几何关系得到两艘无人艇的平滑可行期望轨迹。最后,基于反步法和滑模控制,设计一种针对欠驱动拖曳无人艇的反步滑模轨迹跟踪控制器。针对位置和航向角子系统,利用反步法求解虚拟期望线速度和角速度,实现位姿跟踪;针对速度子系统,通过滑模控制器完成速度跟踪,从而实现两艘无人艇跟踪各自期望轨迹,拖曳被拖船完成靠泊。通过李雅普诺夫函数证明所设计的控制器能够在一定有界干扰条件下保证系统的全局渐近稳定。【结果与结论】仿真结果表明,在一定的干扰与模型不确定性下,通过双无人艇对规划轨迹的跟踪控制,被拖船以平均0.05 m和0.08°的位姿误差渐近收敛到期望泊位。相较于纵向反步控制与转向滑模控制方法,所提方法在控制效率上最高提升50%,平均距离误差降低44%,平均角度跟踪误差降低33%。双无人艇协同拖曳靠泊方法具有良好的有效性和鲁棒性,为无人艇拖曳控制研究提供了新的理论参考。 展开更多
关键词 欠驱动水面无人艇 辅助靠泊 协同拖曳 滑模控制 轨迹跟踪
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基于终端滑模控制和模糊系统的高速列车轨迹跟踪自适应控制器
10
作者 郭佑星 冯晓云 +2 位作者 张启璇 孙鹏飞 王青元 《铁道学报》 北大核心 2025年第4期33-40,共8页
研究存在模型不确定和外界干扰的高速列车轨迹跟踪控制问题。考虑建模精度与控制成本,建立单坐标系下的列车多体动力学模型。基于终端滑模控制和模型参考自适应控制,设计控制方法实现高速列车速度和位置跟踪控制,并严格证明了控制方法... 研究存在模型不确定和外界干扰的高速列车轨迹跟踪控制问题。考虑建模精度与控制成本,建立单坐标系下的列车多体动力学模型。基于终端滑模控制和模型参考自适应控制,设计控制方法实现高速列车速度和位置跟踪控制,并严格证明了控制方法的稳定性。提出基于控制误差和速度等级的通用模糊规则,调整控制器不连续项系数,在不影响控制效果的同时抑制控制系统的抖振现象。对所提AFTSMC进行两个数值试验,并与相同条件下采用MRAC、PID及普通ATSMC进行对比试验。通过仿真结果分析,证明所提AFTSMC的轨迹跟踪性能和平稳控制效果。 展开更多
关键词 高速列车 轨迹跟踪控制 终端滑模控制 自适应控制 模糊系统 多体动力学系统
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基于差分进化算法的PMSM模糊反步控制
11
作者 黄伟 马家庆 +2 位作者 陈昌盛 何志琴 吴钦木 《电子测量技术》 北大核心 2025年第4期1-7,共7页
为了提升永磁同步电机的控制性能,针对模糊PID控制下永磁同步电机变速时超调较大,抗干扰性能差等问题,提出了一种基于差分进化算法的永磁同步电机模糊反步控制策略。首先,将模糊控制策略与反步控制理论相结合,对转速环和电流环的结构参... 为了提升永磁同步电机的控制性能,针对模糊PID控制下永磁同步电机变速时超调较大,抗干扰性能差等问题,提出了一种基于差分进化算法的永磁同步电机模糊反步控制策略。首先,将模糊控制策略与反步控制理论相结合,对转速环和电流环的结构参数进行调整。接着,在此基础上用差分进化算法对模糊控制器中的结构参数进行优化。最后,通过仿真和实验对所提控制策略进行验证。实验结果表明,在所提控制策略下,电机突加负载时转速降落减小了1.78%;空载下,降速时转速超调量减小了22.9%、升速时转速超调量减小了3.5%,提升了系统的抗干扰能力。 展开更多
关键词 永磁同电机 模糊控制 控制 差分进化算法
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基于扩张状态输出反馈的电液伺服系统的自适应滑模位置控制
12
作者 李蕊 张兵 《机床与液压》 北大核心 2025年第15期96-103,共8页
针对电液伺服系统中存在的非线性、参数不确定性、未知扰动及状态信息缺失导致的位置跟踪性能下降问题,提出一种基于扩张状态输出反馈的自适应滑模位置控制策略(ESMO-ABSMC)。该控制策略通过融合扩张状态滑模观测器、自适应趋近律及输... 针对电液伺服系统中存在的非线性、参数不确定性、未知扰动及状态信息缺失导致的位置跟踪性能下降问题,提出一种基于扩张状态输出反馈的自适应滑模位置控制策略(ESMO-ABSMC)。该控制策略通过融合扩张状态滑模观测器、自适应趋近律及输出反馈补偿机制,有效解决系统状态不可测、伺服阀非线性动态与零偏特性、参数摄动及外部干扰等复合问题,实现液压系统扰动的实时动态补偿,显著提升电液伺服系统的位置跟踪精度。通过仿真与试验对比分析,验证ESMO-ABSM控制器的优越性。结果表明:仿真工况下,ESMO-ABSMC的最大跟踪误差为0.06 mm,较PID控制(1.56 mm)和传统滑模控制(1.21 mm)分别降低96.2%和95.0%;试验工况下,其最大跟踪误差为0.196 mm,较PID控制(1.138 mm)和传统滑模控制(0.871 mm)分别降低82.8%和77.5%。仿真和试验充分证明了ESMO-ABSMC在电液伺服系统位置跟踪控制中的有效性与工程适用性。 展开更多
关键词 电液伺服系统 位置控制 扩张状态观测器 非线性特性 自适应滑模
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PMSM模糊反步控制算法优化研究
13
作者 席隆兴 马家庆 +3 位作者 敖邦乾 何志琴 吴钦木 陈昌盛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第7期39-44,共6页
针对永磁同步电机控制系统在非线性、强耦合等因素下条件运行效果差的问题,提出了一种使用牛顿-拉夫逊算法(NRBO)优化的模糊反步自适应控制(FBAC)。首先,利用反步控制理论对传统PI控制器的双环结构进行重构;然后,使用模糊控制理论设计... 针对永磁同步电机控制系统在非线性、强耦合等因素下条件运行效果差的问题,提出了一种使用牛顿-拉夫逊算法(NRBO)优化的模糊反步自适应控制(FBAC)。首先,利用反步控制理论对传统PI控制器的双环结构进行重构;然后,使用模糊控制理论设计重构系统的自适应结构参数;最后,使用NRBO对自适应结构参数量化因子进行寻优。经过仿真和实验分析表明,所提出的控制策略在空载实验时,调节时间由优化前的1.55 s缩短到1.2 s,提升了22.6%,超调量由7.1 r/min减小到4.1 r/min;带负载实验时,超调几乎为0,综合性能提升明显。 展开更多
关键词 永磁同电机 自适应控制 模糊控制 牛顿-拉夫逊优化算法
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基于扰动观测器的PMSM系统自适应反步滑模控制 被引量:4
14
作者 黄刚 万雨龙 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第3期136-140,共5页
针对负载转矩波动和系统参数变化的永磁同步电机(PMSM)系统的控制问题,提出了一种带有非线性扰动观测器的自适应反步滑模位置跟踪控制方法。首先,设计了自适应反步滑模控制器,以确保电机位置快速收敛到期望值,并设计了自适应收敛增益,... 针对负载转矩波动和系统参数变化的永磁同步电机(PMSM)系统的控制问题,提出了一种带有非线性扰动观测器的自适应反步滑模位置跟踪控制方法。首先,设计了自适应反步滑模控制器,以确保电机位置快速收敛到期望值,并设计了自适应收敛增益,以减小电机位置响应下的大的过冲;其次,设计非线性扰动观测器估计未知扰动,并为自适应反步滑模控制提供前馈补偿,以提高系统的鲁棒性,并减少稳态位置误差。仿真结果表明,该方法可以有效减少过冲,很好地实现了PMSM系统的快速位置跟踪控制,具有良好的抗扰动性能。 展开更多
关键词 PMSM 位置跟踪 自适应滑模 非线性扰动观测器
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基于反步法的电磁气量调节执行机构自适应积分滑模控制
15
作者 张睿 张旭龙 +2 位作者 王瑶 张进杰 赵得赓 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1575-1583,共9页
往复压缩机电磁气量调节执行机构是一种利用电磁驱动力控制进气阀启闭的装置。传统的脉冲电压控制方法存在高频快速响应与低落座速度的矛盾,以及抗扰动性能差等问题,为此,提出了一种基于反步法的自适应积分滑模控制。首先,针对电磁气量... 往复压缩机电磁气量调节执行机构是一种利用电磁驱动力控制进气阀启闭的装置。传统的脉冲电压控制方法存在高频快速响应与低落座速度的矛盾,以及抗扰动性能差等问题,为此,提出了一种基于反步法的自适应积分滑模控制。首先,针对电磁气量调节执行机构建立了考虑扰动的非线性模型;其次,利用反步法设计思想将高阶的电磁气量调节执行机构系统分解成了两个互相串联的低阶子系统,并在此基础上,结合滑模控制、自适应控制和积分控制的特点设计了一种复合型控制方法;最后,采用AMESim-Simulink联合仿真平台,对该控制方法与传统PID控制、滑模控制进行了不同角度的仿真分析对比。研究结果表明:在该控制方法下,电磁气量调节执行机构在的顶出和撤回过程中的最大跟踪误差平均值分别为9.6%和10.8%,平均落座速度分别为0.32 mm/s和0.98 mm/s,扰动造成的最大位移偏移量为1.3%。该控制方法能够保证跟踪误差快速收敛,提高位移跟踪精度,降低电磁气量调节执行机构的落座冲击,并对外部扰动具有强鲁棒性。 展开更多
关键词 往复压缩机 电磁气量调节执行机构 无级气量调节 控制 自适应控制 积分滑模控制 平均跟踪误差 落座冲击
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自主行驶调平系统建模及自适应反步滑模控制
16
作者 向洋 蒙艳玫 韦锦 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期78-87,共10页
为了解决车载式绿篱修剪机在自主行驶作业时车身无法根据地形起伏自适应平衡,提高作业安全性和绿篱修剪的尺寸精度,设计了一种自主行驶车身电液调平系统,该系统采用倾角传感器实时监测车身倾斜角度,根据车身调平机构动力学理论建立了调... 为了解决车载式绿篱修剪机在自主行驶作业时车身无法根据地形起伏自适应平衡,提高作业安全性和绿篱修剪的尺寸精度,设计了一种自主行驶车身电液调平系统,该系统采用倾角传感器实时监测车身倾斜角度,根据车身调平机构动力学理论建立了调平系统的数学模型。针对电液调平系统参数的不确定性、非线性特性和外界环境的干扰等问题,通过结合滑模控制和自适应反步法设计了自适应反步滑模控制器,根据反步法的思想,将系统分解为多个子系统,并为每个子系统选择适当的Lyapunov函数。通过逐层递推的方法,最终可以得到控制系统的控制律和不确定参数的自适应律,并且证明了系统跟踪误差的收敛性。针对滑模控制带来的抖振问题,使用饱和函数代替传统符号函数,使得系统抖振得以削弱。仿真研究结果表明,在车身倾斜20°的情况下,实际输出角度能准确、快速地跟踪参考角度,响应时间短,对参数变化具有较强自适应性和鲁棒性,能实现车身快速、准确调平。与比例积分微分控制器相比,调平时间缩短了1/5,系统调平误差小于1°,调平过程更加稳定。 展开更多
关键词 电液调平系统 自适应控制 滑模控制
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基于模糊补偿的磁浮列车悬浮系统非奇异终端滑模控制
17
作者 孙友刚 张丹丹 +1 位作者 吉文 徐俊起 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第4期803-811,共9页
针对电磁悬浮(EMS)型磁浮列车在实际运行时,因系统参数时变、侧风气动升力以及载客量变化等因素,致使高精度悬浮动态性能下降的问题,提出一种自适应模糊非奇异终端滑模控制(FNTSC)方法.首先,建立考虑系统不确定性与外部干扰的单电磁铁... 针对电磁悬浮(EMS)型磁浮列车在实际运行时,因系统参数时变、侧风气动升力以及载客量变化等因素,致使高精度悬浮动态性能下降的问题,提出一种自适应模糊非奇异终端滑模控制(FNTSC)方法.首先,建立考虑系统不确定性与外部干扰的单电磁铁悬浮系统动力学模型;其次,采用模糊逻辑系统对悬浮系统中的未知非线性函数进行在线逼近与动态补偿;然后,针对传统滑模控制(SMC)中的奇异性问题和颤振现象,设计非奇异终端滑模控制器,并在不进行任何线性化处理的前提下,基于Lyapunov稳定性理论证明跟踪误差的有限时间收敛性;最后,将PID、SMC、模糊PID控制方法与FNTSC方法进行仿真对比,并进一步开展PID和FNTSC方法的实验对比,验证所提方法的有效性和鲁棒性.研究结果表明:在随机外部干扰和轨道不平顺情况下,FNTSC方法具有更小的稳态误差和更优的跟踪性能;相较于PID控制方法,静态悬浮的均方根误差降低15.7%,对幅值为2 mm的正弦波不平顺轨迹,其跟踪误差可限定在0.05 mm以内. 展开更多
关键词 磁浮交通 悬浮系统 模糊控制 非奇异终端滑模控制 鲁棒性 自适应控制
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基于模糊变增益的直线磁力驱动系统超螺旋滑模控制
18
作者 孙凤 代雪飞 +5 位作者 赵川 王鑫 裴文哲 金俊杰 徐方超 周冉 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第4期1003-1012,共10页
针对直线磁力驱动系统的位置跟踪精度易受外部扰动等不确定因素影响以及滑模控制中的抖振问题,提出一种基于模糊变增益的超螺旋滑模控制策略.首先,介绍直线磁力驱动系统的工作原理,建立含扰动的直线磁力驱动系统数学模型;其次,使用超螺... 针对直线磁力驱动系统的位置跟踪精度易受外部扰动等不确定因素影响以及滑模控制中的抖振问题,提出一种基于模糊变增益的超螺旋滑模控制策略.首先,介绍直线磁力驱动系统的工作原理,建立含扰动的直线磁力驱动系统数学模型;其次,使用超螺旋滑模算法设计速度控制器,实现系统精确、快速的收敛,并通过Lyapunov函数证明系统稳定性,进一步地,使用模糊算法对超螺旋滑模增益进行自适应调节;最后,对所提复合控制方法进行实验验证.结果表明:基于模糊变增益的超螺旋滑模控制位置跟踪精度高,响应速度快;相对于超螺旋滑模控制,阶跃位置跟踪响应时间缩短28%,稳态误差从3μm减小到1μm,并且没有抖振现象;正弦位置跟踪相位差减小13%,位置跟踪精度提升14%;方波位置跟踪有更好的动态性能;施加扰动后,系统到达稳态时间减小13%,受到负载之后的延迟时间减小80%,抗扰性能大幅提升. 展开更多
关键词 直线磁力驱动系统 超螺旋滑模控制 模糊控制 自适应增益 高精度位置跟踪
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基于混合扩张状态观测器的农田平地机液压系统反步滑模控制研究 被引量:4
19
作者 魏新华 王庆壮 +2 位作者 吉鑫 刘成良 汪岸哲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期37-46,共10页
为解决农田平地机液压系统在复杂地貌平地作业时控制精度低、抗干扰能力差等问题,设计了一种基于混合扩张状态观测器(HESO)的反步滑模控制器。其中,HESO基于输出反馈信号估计系统未知状态和总扰动,并在前馈通道中进行扰动补偿;基于快速... 为解决农田平地机液压系统在复杂地貌平地作业时控制精度低、抗干扰能力差等问题,设计了一种基于混合扩张状态观测器(HESO)的反步滑模控制器。其中,HESO基于输出反馈信号估计系统未知状态和总扰动,并在前馈通道中进行扰动补偿;基于快速趋近律设计的反步滑模控制器输出连续光滑的控制量,增强了系统鲁棒性,克服了系统非线性与参数不确定性问题;通过Lyapunov稳定性理论对所提出的观测器和控制器稳定性进行验证,得到误差一致有界稳定结论;通过AMESim和Matlab/Simulink联合仿真与田间试验对本文控制算法的有效性和优越性进行了验证。在两条地貌情况较为复杂波浪地中单次平地和地貌情况较为相似的两田块进行3次遍历试验表明,使用本文控制方法,平地后高程相较于平地前标高的平均绝对误差、最大绝对误差、绝对误差标准差分别为0.053、0.146、0.037 m和0.02、0.041、0.011 m,较PID算法分别降低36.35%、28.32%、31.37%和62.6%、50%、51.83%。 展开更多
关键词 农田平地机 混合扩张状态观测器 滑模控制 联合仿真
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基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略 被引量:1
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作者 张琴 张蒸忠 +2 位作者 洪逸帆 顾邦平 胡雄 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期11-21,共11页
海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精... 海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题,本文提出基于PI(Prandtle–Ishlinskii)建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先,通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线,分析系统迟滞环建立PI迟滞模型,并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数,从而求得系统模型。然后,基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性设计反步控制补偿方法,并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后,将反步滑模法应用于补偿系统,采用MATLAB软件仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性,并在工控机中用C#编写控制程序,驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动,同时通过传感器采集系统运动的实时数据,并反馈给工控机形成闭环,以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明,所建立的斯图尔特(Stewart)浮式平台中,PI迟滞模型具有良好的精度,反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好地补偿波浪运动,相比比例–积分–微分控制(PID)、反步法、强化学习等控制方法,反步终端滑模方法能快速较好跟踪期望位移,补偿精度达到0.9729。 展开更多
关键词 主动波浪补偿 PI迟滞模型 终端滑模控制 斯图尔特浮式平台
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