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基于预设非奇异终端滑模控制的高速列车速度控制研究 被引量：1
1
作者 侯涛 魏建鹏 牛宏侠 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期38-50,共13页
针对高速列车自动驾驶过程中容易受到外部不确定扰动以及速度控制精度低的问题,以预设性能控制理论和非奇异终端滑模控制理论为基础,提出一种基于扩张状态观测器-预设性能非奇异终端滑模控制的高速列车自动驾驶的速度控制方法。首先,设... 针对高速列车自动驾驶过程中容易受到外部不确定扰动以及速度控制精度低的问题,以预设性能控制理论和非奇异终端滑模控制理论为基础,提出一种基于扩张状态观测器-预设性能非奇异终端滑模控制的高速列车自动驾驶的速度控制方法。首先,设计扩张状态观测器对高速列车运行过程中所受的内部和外部的未知干扰进行估计和补偿;然后,通过采用预设性能函数把系统跟踪误差转换为一个变化误差,并控制变化误差在一定的范围,间接保证了系统跟踪误差始终在预先设定的范围内;其次,设计非奇异终端滑模面和高速列车自动驾驶系统速度控制律,并利用Lyapunov稳定性理论证明系统误差可以在有限时间内收敛于平衡点;最后,结合CRH3型列车参数和郑西高铁中西安北站—渭南北站段(950.620~1010.970km)实际线路数据,分别在没有干扰和有白噪声干扰的情况下对设计的控制系统进行仿真验证。仿真结果表明:基于扩张状态观测器-预设性能非奇异终端滑模控制的高速列车控制方法对速度和位移的跟踪精度较自抗扰的控制方法和非奇异终端滑模的控制方法有显著的提高,且对列车受到的干扰能够精确地估计和补偿,实现了对列车的运行期望曲线的高精度跟踪。该研究可以提高高速列车速度控制系统的鲁棒性和控制精度,为高速列车提供一种新的速度控制技术方案。 展开更多
关键词 自动驾驶 预设性能控制 非奇异终端滑模控制 高速列车 扩张状态观测器
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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
2
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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基于时延估计与终端滑模的无人船跟踪控制
3
作者 刘超 叶华生 +2 位作者 沈跃 刘慧 沈亚运 《电子测量技术》 北大核心 2025年第4期91-100,共10页
针对欠驱动无人船动力学模型参数获取困难、跟踪控制易受水流及自然风等干扰的问题,本文提出了一种基于自适应时延估计与超螺旋快速终端滑模的轨迹跟踪控制方法。首先通过手部位置点坐标变换方法,对欠驱动无人船数学模型进行状态扩展重... 针对欠驱动无人船动力学模型参数获取困难、跟踪控制易受水流及自然风等干扰的问题,本文提出了一种基于自适应时延估计与超螺旋快速终端滑模的轨迹跟踪控制方法。首先通过手部位置点坐标变换方法,对欠驱动无人船数学模型进行状态扩展重新构建;然后采用自适应时延估计技术,估计无人船未知动力学模型部分及外部扰动,并设计超螺旋快速终端滑模控制策略补偿时延估计产生的误差,提高控制系统鲁棒性;最后,基于仿真分析与航行跟踪实验验证本研究控制方法可行性。在航行跟踪实验中,位置平均误差相比于PID算法、滑模算法及自适应时延估计滑模算法分别降低了35.1%、24.7%、20.8%,轨迹跟踪精度高。本文提出的控制方法不依赖动力学模型参数,可实现欠驱动无人船精准轨迹跟踪控制,且收敛速度快、鲁棒性高,为欠驱动无人船轨迹跟踪控制提供了可供借鉴的方法。 展开更多
关键词 欠驱动无人船 自适应时延估计 超螺旋快速终端滑模控制 轨迹跟踪控制
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基于有限时间干扰观测器的高速列车非奇异终端滑模协同控制
4
作者 张友鹏 王小天 +3 位作者 杨军霞 王东 金煜翔 高子轩 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期967-978,共12页
为解决高速列车在运行时存在时变非线性动态、附加阻力、外部干扰及输入饱和情况下多列车协同追踪运行问题,利用非奇异终端滑模控制、有限时间干扰观测器及动态辅助系统设计控制器实现多列高速列车的协同追踪运行控制。首先,建立多列车... 为解决高速列车在运行时存在时变非线性动态、附加阻力、外部干扰及输入饱和情况下多列车协同追踪运行问题,利用非奇异终端滑模控制、有限时间干扰观测器及动态辅助系统设计控制器实现多列高速列车的协同追踪运行控制。首先,建立多列车的多智能体系统模型。其次,采用反正切函数设计一种新型的非奇异终端滑模控制算法;利用有限时间干扰观测器估计系统的附加阻力及复合未知干扰,并将其估计值反馈补偿到控制器的输出,以消除此部分干扰对高速列车运行的影响;针对输入饱和特性,引入动态辅助系统解决输入饱和对列车控制系统的影响;利用lyapunov稳定性理论分别证明控制器与观测器的稳定性。最后,采用matlab软件仿真验证,通过与自适应终端滑模、有限时间干扰观测器终端滑模、有限时间干扰观测器线性滑模3种方法对比,以及在有无输入饱和约束条件下列车追踪运行时的速度、位移误差以及控制力输入对比。研究结果表明:相较于其他3种方法,采用有限时间干扰观测器非奇异终端滑模的方法时列车速度、位移误差更小,且控制力输入也更为平滑。计及输入饱和下,当列车遇到外部干扰时,控制输入均在牵引制动特性约束范围之内,设计动态辅助系统有效解决了输入饱和对列车追踪运行的影响。基于以上分析可知,计及输入饱和下利用所设计的有限时间干扰观测器非奇异终端滑模控制器及动态辅助系统可实现多列车的协同追踪运行。研究结果可为提高线路利用率,实现多列高速列车安全稳定地追踪运行提供参考。 展开更多
关键词 有限时间干扰观测器 非奇异终端滑模 输入饱和 多列车 协同运行
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特种车辆起竖系统的干扰观测反步终端滑模控制
5
作者 王莉娜 邱常卿 +1 位作者 王昊 杭杰 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第4期409-417,共9页
针对多级缸液压起竖系统运行过程中存在的未建模动态、参数摄动等造成的复合干扰问题,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反步终端滑模控制策略.将系统模型的未知部分和外部干扰视为集总扰动,设计非线性干扰观测器对系统的集总扰动进... 针对多级缸液压起竖系统运行过程中存在的未建模动态、参数摄动等造成的复合干扰问题,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反步终端滑模控制策略.将系统模型的未知部分和外部干扰视为集总扰动,设计非线性干扰观测器对系统的集总扰动进行观测,并基于观测值设计反步终端滑模控制器.对所提出控制方法的稳定性进行了证明.通过Matlab/Simulink仿真,与传统滑模控制器、基于干扰观测器的传统滑模控制器的控制效果进行了对比和分析.仿真结果表明:所提出方法能有效提升液压起竖系统运行过程中多级液压缸的位移跟踪性能,受到扰动时,位移跟踪误差能快速趋近于0,表现出良好的跟踪鲁棒性. 展开更多
关键词 阀控缸 复合扰动 非线性干扰观测器 终端滑模控制 位移跟踪控制
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考虑输入饱和的机械臂积分快速终端滑模控制
6
作者 王杰 沈艳霞 《控制工程》 北大核心 2025年第7期1241-1250,共10页
针对机械臂系统存在未建模部分、摩擦力、外加扰动的问题,提出了一种考虑输入饱和的积分快速终端滑模控制方法,用于各关节角的轨迹跟踪控制。首先,建立机械臂模型,将未建模部分、摩擦力、外加扰动、输入饱和误差看作集中扰动;其次,设计... 针对机械臂系统存在未建模部分、摩擦力、外加扰动的问题,提出了一种考虑输入饱和的积分快速终端滑模控制方法,用于各关节角的轨迹跟踪控制。首先,建立机械臂模型,将未建模部分、摩擦力、外加扰动、输入饱和误差看作集中扰动;其次,设计了一种固定时间收敛的扩张高增益观测器对集中扰动进行估计,解决了传统扩张高增益观测器的估计误差在初始时刻存在峰值和只能渐近稳定的问题;再次,将积分滑模控制与快速终端滑模控制相结合,利用反步法完成积分快速终端滑模控制器的设计,通过观测器所估计的集中扰动削减控制输出的抖振;最后,对所提观测器与控制方法进行仿真实验。仿真结果表明,所提观测器能够精确估计集中扰动,所提控制方法能够提高机械臂系统的轨迹跟踪速度和精度,同时在考虑输入饱和的情况下保证了机械臂系统的安全性。 展开更多
关键词 机械臂 输入饱和 扩张观测器 反步法 积分快速终端滑模控制
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非结构化干扰下机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制
7
作者 王君 何长智 《航空制造技术》 北大核心 2025年第13期22-30,共9页
针对实际应用中的建模误差和未知外界扰动对机械臂系统轨迹跟踪精度的影响,设计了一种基于非线性干扰观测器的自适应非奇异快速终端滑模控制策略(ANFTSMC-DO)。首先,设计了非线性干扰观测器在线估计干扰信息,并通过选取的适当非线性增... 针对实际应用中的建模误差和未知外界扰动对机械臂系统轨迹跟踪精度的影响,设计了一种基于非线性干扰观测器的自适应非奇异快速终端滑模控制策略(ANFTSMC-DO)。首先,设计了非线性干扰观测器在线估计干扰信息,并通过选取的适当非线性增益函数,使估计误差按指数规律快速收敛。其次,采用自适应非奇异快速终端滑模控制器应对参数变化和未建模的动态特性,避免系统性能随时间衰减。同时在保证鲁棒稳定性和控制精度的前提下,使得所提方法有效抑制了抖振现象,可以更好地抵御外界扰动的影响。最后,通过仿真验证了该方法在误差收敛速度以及控制精度上的显著优势,增强系统鲁棒性的同时实现了更高的跟踪精度。 展开更多
关键词 机械臂 非奇异快速终端滑模控制 非线性干扰观测器 自适应控制 有限时间收敛
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机械臂非奇异快速终端滑模迭代学习轨迹跟踪控制研究 被引量：1
8
作者 陈涛 李晓娟 +1 位作者 刘建璇 王立忠 《西安交通大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期125-135,147,共12页
针对机械臂建模参数精准性与扰动不确定性的精确轨迹跟踪控制问题,提出了一种非奇异快速终端滑模控制与迭代学习控制相融合的控制方法。首先,为保证跟踪误差的收敛速度,避免收敛中的奇异性问题,设计采用饱和函数趋近律的非奇异快速终端... 针对机械臂建模参数精准性与扰动不确定性的精确轨迹跟踪控制问题,提出了一种非奇异快速终端滑模控制与迭代学习控制相融合的控制方法。首先,为保证跟踪误差的收敛速度,避免收敛中的奇异性问题,设计采用饱和函数趋近律的非奇异快速终端滑模控制器。其次,为进一步提高轨迹跟踪精度,设计误差迭代学习控制器,并对所设计的控制器进行了收敛性分析。最后,在Simulink软件中搭建所提方法的控制系统,进行迭代控制与对比控制仿真实验,并同步开展机械臂跟踪控制真机实验。结果表明:在迭代实验中,关节最大平均稳态误差提升了72%;在对比实验中,与比例微分(PD)型迭代学习控制和PD型线性滑模控制相比,最大平均稳态误差分别提升了97%、51%,最大响应调整时间分别减少70%、50%;在真机实验中,机械臂跟踪误差稳定在[-0.05,0.05] rad区间内。实验结果充分验证了所提控制方法的正确性与有效性,为解决机械臂轨迹跟踪中的不确定性问题提供了一种有效的控制方案。 展开更多
关键词 机械臂 迭代学习控制 非奇异快速终端滑模控制 轨迹跟踪
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电驱动汽车横摆稳定性自适应积分终端滑模控制 被引量：1
9
作者 高伟 杨成源 邓召文 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期55-61,共7页
为提高分布式电驱动车辆的横摆稳定性,采用分层控制方法设计了一种基于自适应积分终端滑模控制的直接横摆力矩控制策略。控制策略上层设计了一种自适应积分终端滑模控制器以计算目标附加横摆力矩;控制策略下层以轮胎附着利用率最小为优... 为提高分布式电驱动车辆的横摆稳定性,采用分层控制方法设计了一种基于自适应积分终端滑模控制的直接横摆力矩控制策略。控制策略上层设计了一种自适应积分终端滑模控制器以计算目标附加横摆力矩;控制策略下层以轮胎附着利用率最小为优化目标,采用二次规划控制算法设计了转矩优化分配控制器;通过Matlab-CarSim联合仿真平台对控制策略的有效性进行了对比验证。仿真结果表明:在高附着系数路面下,应用自适应积分终端滑模控制器车辆的质心侧偏角峰值,相较于无控制和积分滑模控制车辆的下降率分别为17.1%和1.7%,横摆角速度峰值下降率分别为13.7%和3.4%;在低附着系数路面下,质心侧偏角峰值相较于无控制和积分滑模控制车辆的下降率分别为69%和39.4%,横摆角速度峰值下降率分别为16%和2.4%,提高了车辆的横摆稳定性与行驶安全性。 展开更多
关键词 分布式电驱动 横摆稳定性 自适应积分终端滑模 二次规划
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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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重载列车离散积分终端滑模预测控制
11
作者 李中奇 孙鹏昕 +1 位作者 杨辉 周靓 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第2期235-244,共10页
针对重载列车运行环境复杂多变导致的传统控制方法跟踪误差较大的问题,提出了一种新型的离散积分终端滑模预测控制方案,该方案设计了一种基于自适应切换控制的离散积分终端滑模控制律,为提高重载列车系统跟踪精度,将模型预测控制与离散... 针对重载列车运行环境复杂多变导致的传统控制方法跟踪误差较大的问题,提出了一种新型的离散积分终端滑模预测控制方案,该方案设计了一种基于自适应切换控制的离散积分终端滑模控制律,为提高重载列车系统跟踪精度,将模型预测控制与离散积分终端滑模控制相结合并推导出离散积分终端滑模预测控制方案.并且还对重载列车多输入多输出系统的未知扰动、系统离散化误差进行了延时估计,进一步提升了模型的精度和算法的控制精度.仿真结果表明,本文提出的控制方法质点1速度跟踪误差在±0.2 km/h以内,各质点控制力变化平稳且小于对比方案. 展开更多
关键词 重载列车 离散积分终端滑模控制 模型预测控制 自适应控制 速度跟踪
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无人直升机连续非奇异终端滑模轨迹跟踪控制设计
12
作者 赵天行 赵振华 +2 位作者 颜鸿涛 曹东 祖家奎 《控制工程》 北大核心 2025年第6期1121-1129,共9页
针对受多源干扰和执行器故障影响的小型无人直升机复杂轨迹的跟踪问题,提出了一种全回路连续非奇异终端滑模轨迹跟踪控制方法。首先,将轨迹跟踪问题转化为内外回路的指令跟踪问题;然后,设计高阶滑模观测器对包含故障和干扰影响的集总干... 针对受多源干扰和执行器故障影响的小型无人直升机复杂轨迹的跟踪问题,提出了一种全回路连续非奇异终端滑模轨迹跟踪控制方法。首先,将轨迹跟踪问题转化为内外回路的指令跟踪问题;然后,设计高阶滑模观测器对包含故障和干扰影响的集总干扰进行估计;最后,结合干扰估计信息构造复合连续非奇异终端滑模控制器,在保证控制量连续的同时,实现了轨迹跟踪误差的有限时间镇定。仿真结果表明,所提方法在执行器故障和多源干扰影响的情况下,保证了无人直升机对复杂轨迹的高精度跟踪。 展开更多
关键词 无人直升机 主动抗干扰控制 连续非奇异终端滑模控制 滑模观测器
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可移动T型三柔性梁的神经网络非奇异快速终端滑模控制
13
作者 刘浩然 邱志成 李旻 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期184-191,共8页
在太空作业中,卫星上搭载的太阳能帆板需要变换位置和朝向,以获得最佳光照角度,补充能量。太阳能帆板是一种柔性结构,具有模态频率低、容易激励和残余振动衰减慢等特点。卫星上太阳能帆板普遍为多柔性结构,“T”型结构能够模拟多柔性结... 在太空作业中,卫星上搭载的太阳能帆板需要变换位置和朝向,以获得最佳光照角度,补充能量。太阳能帆板是一种柔性结构,具有模态频率低、容易激励和残余振动衰减慢等特点。卫星上太阳能帆板普遍为多柔性结构,“T”型结构能够模拟多柔性结构在外部因素下的振动特性。考虑到太阳能帆板的工作特性,设计梯形轨迹运动以观测柔性梁的振动,并设计控制方案。针对所设计可移动T型三柔性梁测控试验平台,进行了主动振动控制方案设计。进行了系统辨识,设计基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的非奇异快速终端滑模控制器(RBF neural network-based nonsingular fast terminal sliding mode controller,RBF-NFTSMC)进行三柔性梁系统的振动主动控制。由于梯形轨迹运动后容易造成较大激励,进行了梯形轨迹激励柔性梁,在轨迹运动结束后进行RBF-NFTSM控制器主动控制试验。试验结果表明,所设计的RBF-NFTSM控制器相比于传统的大增益PD(proportion differentiation)控制器具有更好的控制效果,可以更快抑制柔性梁的残余振动。 展开更多
关键词 可移动T型三柔性梁 振动抑制 梯形轨迹 基于神经网络的非奇异终端滑模控制(RBF-NFTSMC)
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快速终端滑模的共轴多旋翼无人机容错控制
14
作者 张启亚 刘婷婷 宋家友 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第4期51-56,共6页
为了提高共轴多旋翼无人机(UAV)在气流扰动和旋翼故障下的轨迹跟踪精度,提出了一种快速终端滑模容错控制方法。建立了共轴十二旋翼无人机的故障模型;设计了运动环快速终端滑模控制律将轨迹指令转换为速度指令,并利用滑模自适应律和滑模... 为了提高共轴多旋翼无人机(UAV)在气流扰动和旋翼故障下的轨迹跟踪精度,提出了一种快速终端滑模容错控制方法。建立了共轴十二旋翼无人机的故障模型;设计了运动环快速终端滑模控制律将轨迹指令转换为速度指令,并利用滑模自适应律和滑模观测器分别估计出气流扰动和旋翼故障;针对速度环设计了快速终端滑模容错控制律,可使共轴十二旋翼UAV进行高精度轨迹跟踪。仿真实验结果表明,提出的方法与积分滑模容错控制方法相比能够更有效补偿旋翼故障和气流扰动的影响,最大轨迹跟踪误差仅为0.3 m,可以在0.2 s内准确估计出旋翼故障,最大气流扰动估计误差也仅为0.2 m/s^(2),具有更突出的轨迹跟踪效果。 展开更多
关键词 无人机 旋翼故障 气流扰动 快速终端滑模 容错控制
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基于非奇异快速终端滑模控制的电动汽车转向失效容错协同控制研究
15
作者 刘轩江 林棻 +1 位作者 王天成 马洪旺 《汽车技术》 北大核心 2025年第4期10-19,共10页
针对分布式驱动电动汽车在转向系统失效无法准确跟踪期望轨迹的问题,提出了一种考虑转向失效后车辆稳定性与轨迹跟踪的容错协同控制策略。首先分别基于模型预测控制和滑模控制计算期望前轮转角和附加横摆力矩;其次,针对转向系统失效故障... 针对分布式驱动电动汽车在转向系统失效无法准确跟踪期望轨迹的问题,提出了一种考虑转向失效后车辆稳定性与轨迹跟踪的容错协同控制策略。首先分别基于模型预测控制和滑模控制计算期望前轮转角和附加横摆力矩;其次,针对转向系统失效故障,基于非奇异快速终端滑模控制设计了前轮转角跟踪控制器,求解实现期望转角所需的差动转向力矩;然后,以轮胎负荷率和控制量误差最小化为优化目标,基于二次规划算法实现轮胎力分配。最后,分别在中速高附着系数和高速低附着系数两种工况下进行仿真试验,结果表明,所提出的容错控制策略在转向系统失效后仍能使车辆稳定跟踪期望轨迹,具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 协同控制 容错控制 电动汽车 转向失效 非奇异快速终端滑模控制
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基于改进分数阶非奇异终端滑模方法的感应电机转速控制
16
作者 郑长森 刘旭东 《电气工程学报》 北大核心 2025年第2期140-148,共9页
为了优化感应电机控制系统性能,提出一种基于分数阶非奇异终端滑模控制方法的感应电机转速控制策略。首先,建立了考虑电机参数摄动和外部扰动下的超局部模型;然后基于分数阶理论与滑模控制设计了分数阶非奇异终端滑模控制器,提高了系统... 为了优化感应电机控制系统性能,提出一种基于分数阶非奇异终端滑模控制方法的感应电机转速控制策略。首先,建立了考虑电机参数摄动和外部扰动下的超局部模型;然后基于分数阶理论与滑模控制设计了分数阶非奇异终端滑模控制器,提高了系统动态响应速度且能有效抑制滑模抖振,此外,控制器采用非级联控制结构替代了传统的转速环和电流环控制,简化了控制器结构;进而采用非线性扰动观测器来估计系统未知扰动,并通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性;最后与传统控制方法进行了试验对比,结果表明,该控制方法可以有效提高系统动态性能,且具有更好的抗干扰能力和稳态精度。 展开更多
关键词 感应电机 无模型 分数阶 非奇异终端滑模控制 非线性扰动观测器
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永磁同步电机模糊积分终端滑模控制
17
作者 徐鹏 郭铖 +3 位作者 苏鑫 袁利兵 黄媛 但远宏 《电工电能新技术》 北大核心 2025年第4期52-59,共8页
滑模变结构控制因其良好的鲁棒性与响应速度,被广泛地应用于永磁电机控制系统中。但传统滑模控制仍存在着收敛速度、抖振等问题,为进一步提升控制性能,本文以传统滑模变结构控制为基础,设计了一种改进型模糊积分终端滑模变结构控制器。... 滑模变结构控制因其良好的鲁棒性与响应速度,被广泛地应用于永磁电机控制系统中。但传统滑模控制仍存在着收敛速度、抖振等问题,为进一步提升控制性能,本文以传统滑模变结构控制为基础,设计了一种改进型模糊积分终端滑模变结构控制器。通过线性函数与非线性函数相结合设计快速积分终端滑模面,使误差能够更快速地收敛,输出转速更快的响应且稳态误差更小。通过引入模糊控制并采用连续的饱和函数sat(s)代替符号函数sgn(s),对系统的趋近速度动态调节,且在零点附近平滑切换,提高了系统整体的抗干扰能力并削弱了系统输出抖振。仿真与实物实验结果表明,模糊积分终端滑模变结构控制在提高系统响应速度的同时也有效地削弱了抖振。验证了所设计的控制策略具备能够有效地提高系统的鲁棒性、削弱系统抖振的优点。 展开更多
关键词 永磁同步电机 滑模变结构控制 积分终端滑模面 饱和函数 模糊控制
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未知干扰下机械臂的非奇异快速终端滑模控制
18
作者 崔云飞 刘放 +2 位作者 李晨晖 许沛森 黄文建 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第2期298-304,共7页
针对机械臂在工作时受到的未知干扰较大,非线性系统动力学建模不精确的问题,设计了一种考虑干扰观测器补偿的非奇异快速终端滑模NFTSMC (Non-singular fast terminal sliding mode)算法;将未知干扰引入由拉格朗日动力学推导的机械臂动... 针对机械臂在工作时受到的未知干扰较大,非线性系统动力学建模不精确的问题,设计了一种考虑干扰观测器补偿的非奇异快速终端滑模NFTSMC (Non-singular fast terminal sliding mode)算法;将未知干扰引入由拉格朗日动力学推导的机械臂动力学方程中;设计了非线性扰动观测器NDO(Nonlinear disturbance observer)以观测干扰并在控制输入中补偿,并证明了观测器的收敛性;设计了非奇异快速终端滑模面并推导出控制输入,随后用李雅普诺夫稳定性判据证明了系统的收敛性;搭建了二自由度机械臂模型并仿真,验证了本文所设计的控制策略的有效性和优越性。 展开更多
关键词 非奇异快速终端滑模控制 机械臂 非线性系统 干扰观测器
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基于非奇异快速终端滑模的移栽机取送苗机构运动控制
19
作者 张玉泉 任玲 +2 位作者 杨苗 崔建谱 张聪华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第3期22-31,共10页
针对番茄移栽机取送苗机构高速往复运动中产生的定位误差增大和稳定性下降的问题,该研究采用基于干扰观测器的非奇异快速终端滑模控制策略,实现取送苗机构的定位控制。分析取送苗机构受约束情况,建立取送苗机构动力学模型;设计非奇异快... 针对番茄移栽机取送苗机构高速往复运动中产生的定位误差增大和稳定性下降的问题,该研究采用基于干扰观测器的非奇异快速终端滑模控制策略,实现取送苗机构的定位控制。分析取送苗机构受约束情况,建立取送苗机构动力学模型;设计非奇异快速终端滑模控制器,并采用改进型分数阶自适应(fractional-order adaptive law,fal)函数趋近律,保证取送苗机构位置控制的快速性和准确性。为防止控制器中非线性函数和摩擦振动导致的抖振,引入非线性干扰观测器,实现抖振有效抑制和系统跟踪的稳定性。在Matlab/Simulink软件中进行干扰下移栽机取送苗机构轨迹跟踪仿真试验,结果表明:非奇异快速终端滑模控制器保证系统跟踪误差在有效时间内收敛;引入干扰观测器的非奇异快速终端滑模控制,改善系统控制抖振导致的收敛振荡,提高系统稳定性。最后搭建试验平台,通过高速摄影对取送苗运动轨迹和误差累积情况进行验证,结果表明:取送苗速率试验中位姿最大误差是2.63°,累计试验位姿误差在3°内,满足取送苗实际工作要求。该研究可为移栽机取送苗自动化提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 移栽机 取送苗机构 非奇异快速终端滑模控制 干扰观测器 运动控制 番茄穴盘苗
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基于复合观测器的PMSM分数阶快速终端滑模速度跟踪控制
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作者 滕然 赵希梅 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5259-5270,共12页
针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统速度跟踪精度低的问题,提出一种基于复合观测器的分数阶快速终端滑模控制(FTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的隐极式PMSM数学模型,采用分数阶FTSMC方法可以使系统状态轨迹在有限的时间内快速趋近到滑... 针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统速度跟踪精度低的问题,提出一种基于复合观测器的分数阶快速终端滑模控制(FTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的隐极式PMSM数学模型,采用分数阶FTSMC方法可以使系统状态轨迹在有限的时间内快速趋近到滑模面上,同时在滑模面中加入带有记忆属性的分数阶微积分算子,进而有效削弱抖振现象。其次,针对控制器参数选取困难,难以达到跟踪精度和抗扰性能动态最优的问题,采用模糊自适应方法对系统参数进行实时在线更新,提高速度跟踪精度。然后,为进一步提升系统对于负载扰动的抗扰性能,设计复合观测器结构对系统匹配扰动和非匹配扰动进行观测,有效提高系统的抗扰性能。最后,实验结果证明该方法能显著提高系统跟踪精度和抗扰性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 分数阶微积分 快速终端滑模控制 模糊控制 复合观测器
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