基于模糊终端滑模控制器的路径跟踪横向控制策略

1

作者 葛程 李伟东 +2 位作者 黄振柱 何精武 马草原 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期376-383,共8页

为了解决智能车辆采用传统滑模控制器(SMC)时跟踪精度较差和稳定性欠佳的问题,提出了一种基于模糊终端滑模控制器(FTSMC)的路径跟踪横向控制策略.首先,建立了车辆二自由度动力学模型和路径跟踪误差模型,并采用改进的指数趋近律设计了终... 为了解决智能车辆采用传统滑模控制器(SMC)时跟踪精度较差和稳定性欠佳的问题,提出了一种基于模糊终端滑模控制器(FTSMC)的路径跟踪横向控制策略.首先,建立了车辆二自由度动力学模型和路径跟踪误差模型,并采用改进的指数趋近律设计了终端滑模控制器(TSMC).其次,为解决SMC抖振问题,通过模糊逻辑在线优化指数趋近律中的边界层,并基于Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的稳定性.最后,建立了Matlab/Simulink和Carsim联合仿真模型,验证了所提控制策略的有效性.结果表明,在低、高车速两种工况下,FTSMC的横向位移偏差最大值分别降低了14.4%和23.3%,横摆角偏差最大值分别降低了11.0%和18.9%,抖振现象得到了显著的抑制. 展开更多

关键词 智能车辆 路径跟踪 模糊终端滑模控制器 指数趋近律 LYAPUNOV稳定性理论

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基于径向基函数逆系统的锅炉-汽轮机系统终端滑模控制研究 被引量：1

2

作者 吴忠强 肖雪飞 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期792-797,814,共7页

针对锅炉-汽轮机系统多输入多输出、非线性、强耦合等特点,采用非线性逆系统方法实现反馈线性化和解耦,利用径向基函数(RBF)神经网络方法来辨识逆系统,并通过在线学习减小了建模误差.对解耦后的锅炉-汽轮机系统设计终端滑模控制器,实现... 针对锅炉-汽轮机系统多输入多输出、非线性、强耦合等特点,采用非线性逆系统方法实现反馈线性化和解耦,利用径向基函数(RBF)神经网络方法来辨识逆系统,并通过在线学习减小了建模误差.对解耦后的锅炉-汽轮机系统设计终端滑模控制器,实现了有限时间收敛,采用Lyapunov方法进行了稳定性分析,保证了该控制系统的大范围稳定性.仿真结果表明:该控制系统能够在大范围运行工况下工作良好,优于经典逆系统控制方法设计的系统. 展开更多

关键词 神经网络 逆系统 径向基函数 终端滑模控制器 锅炉 汽轮机

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基于扩展状态观测器的永磁同步直线电机自适应快速非奇异终端滑模控制 被引量：1

3

作者 兰志勇 李超 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第4期96-106,128,共12页

针对永磁同步直线电机(PMSLM)伺服系统的位置跟踪精度易受参数变化、负载扰动和摩擦力等不确定性因素影响的问题,该文提出了一种基于扩展状态观测器(ESO)的自适应快速非奇异终端滑模控制器(AFNTSMC).首先,采用了快速非奇异终端滑模面,... 针对永磁同步直线电机(PMSLM)伺服系统的位置跟踪精度易受参数变化、负载扰动和摩擦力等不确定性因素影响的问题,该文提出了一种基于扩展状态观测器(ESO)的自适应快速非奇异终端滑模控制器(AFNTSMC).首先,采用了快速非奇异终端滑模面,在保证系统有限时间快速收敛的同时消除奇异性问题;然后,提出了一种新的自适应滑模趋近律(ASMRL),在抑制系统固有抖振的同时提高系统状态点趋近滑模面的速度;最后,考虑到高开关增益引起的高频抖振问题,设计了一个基于双曲正切函数的ESO来观测系统的不确定性扰动,作为前馈补偿以保证系统强鲁棒性的同时,削弱高频抖振.仿真实验结果表明,该方法提高了系统的瞬态响应速度和位置跟踪精度,在保证系统有限时间快速收敛的同时,拥有更好的动态跟踪性能,能够有效削弱抖振提高系统鲁棒性能. 展开更多

关键词 永磁同步直线电机 自适应快速非奇异终端滑模控制器 扩展状态观测器 高频抖振 鲁棒性能

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无速度传感器DFIG最大风能捕获Backstepping终端滑模控制 被引量：1

4

作者 吴忠强 王昕懿 赵习博 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期623-630,共8页

以双馈风力发电机(DFIG)为研究对象,将两相同步旋转坐标系下的转子磁链定向数学模型看作两个子系统,分别设计Backstepping终端滑模控制器,实现最大风能捕获。设计一种基于非奇异终端滑模的DFIG转速和磁链观测器,采用高阶终端滑模面有效... 以双馈风力发电机(DFIG)为研究对象,将两相同步旋转坐标系下的转子磁链定向数学模型看作两个子系统,分别设计Backstepping终端滑模控制器,实现最大风能捕获。设计一种基于非奇异终端滑模的DFIG转速和磁链观测器,采用高阶终端滑模面有效抑制抖振。仿真结果表明所设计的观测器和控制器均具有强鲁棒性,能实现无静差跟踪,系统响应快,稳态精度高。 展开更多

关键词 双馈风力发电机 终端滑模观测器 最大风能捕获 Backstepping终端滑模控制器

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基于扰动补偿和非奇异终端滑模器的永磁同步电机矢量控制 被引量：18

5

作者 刘兴邦 付朝阳 +1 位作者 刘铮 平双瑞 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期316-322,共7页

针对永磁同步电机滑模控制中系统的全局渐进稳定性,设计了基于非线性滑模面的非奇异终端滑模速度环控制器,保证了系统有限时间的收敛,同时避免了系统的奇异问题,减小了系统的抖振,提高了系统的稳态精度。为了提高系统的抗干扰能力和控... 针对永磁同步电机滑模控制中系统的全局渐进稳定性,设计了基于非线性滑模面的非奇异终端滑模速度环控制器,保证了系统有限时间的收敛,同时避免了系统的奇异问题,减小了系统的抖振,提高了系统的稳态精度。为了提高系统的抗干扰能力和控制精度,设计了扰动观测器,并将观测扰动值反馈到速度控制器中。针对位置传感器安全性、可靠性等问题,设计了滑模位置观测器,实现了位置信号的实时快速精确跟踪。仿真结果表明,提出的控制策略能够有效地提高系统的控制精度与响应速度,增强了系统的抗干扰能力。 展开更多

关键词 永磁同步电机 矢量控制 非奇异终端滑模控制器 位置观测器

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基于Simulink软件的组合滑模控制仿真实验

6

作者 赵海滨 田亚男 《科技创新与应用》 2021年第12期19-21,共3页

设计结合快速终端滑模控制器和线性滑模控制器的组合滑模控制器,用于二阶非线性系统的平衡控制。首先采用快速终端滑模控制器进行二阶非线性系统的平衡控制,当状态变量接近平衡状态时,切换为线性滑模控制器。采用Simulink软件建立仿真... 设计结合快速终端滑模控制器和线性滑模控制器的组合滑模控制器,用于二阶非线性系统的平衡控制。首先采用快速终端滑模控制器进行二阶非线性系统的平衡控制,当状态变量接近平衡状态时,切换为线性滑模控制器。采用Simulink软件建立仿真实验系统,进行数值仿真,并对实验结果进行分析。 展开更多

关键词 快速终端滑模控制器 线性滑模控制器 非线性系统 仿真实验 Simulink软件

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基于改进终端SMC和SMO的SRM瞬时转矩控制 被引量：4

7

作者 凌辉 杜钦君 +3 位作者 庞浩 杨姝欣 赵正阳 李存贺 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3145-3155,共11页

针对开关磁阻电机(SRM)常规终端滑模控制器(SMC)响应速度慢和传统滑模观测器(SMO)存在的抖振问题,提出一种基于改进终端SMC和变速趋近律SMO的SRM瞬时转矩控制(DITC)方法。设计了电机速度误差可快速收敛的改进非奇异快速终端滑模面和可... 针对开关磁阻电机(SRM)常规终端滑模控制器(SMC)响应速度慢和传统滑模观测器(SMO)存在的抖振问题,提出一种基于改进终端SMC和变速趋近律SMO的SRM瞬时转矩控制(DITC)方法。设计了电机速度误差可快速收敛的改进非奇异快速终端滑模面和可自适应调整趋近律速度的变速幂次趋近律,利用等效控制法,得出了连续非奇异控制律。通过Lyapunov函数证明了该系统的稳定性和有限时间收敛性。设计了变速趋近律SMO以实现SRM无位置传感器控制。采用双曲正切函数作为切换函数,并引入快速幂次趋近律作为SMO速度观测的趋近律,克服了传统SMO固定开关增益带来的抖振和收敛速度问题。通过Lyapunov函数证明了SMO运行的稳定性。仿真和实验验证了所提方法的有效性。结果表明:与常规终端SMC相比,改进终端SMC能够在0.07 s内实现对期望转速的跟踪,调节时间减少了0.04 s,并且系统稳定时转速波动降低了0.5 r/min,具有更好的响应速度和稳定性。在负载突增时,系统转速可在0.02 s内调节至给定值,恢复时间减少了0.05 s,具有更好的调节性能。变速趋近律SMO能够在0.01 s内实现转速估计误差的收敛,且误差波动维持在2 r/min以内,可实现电机转速和转子位置的准确估计。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 终端滑模控制器 滑模观测器 快速幂次趋近律 收敛速度 抖振

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连射航炮随动系统稳定控制策略研究 被引量：2

8

作者 覃泽龙 李欣欣 +1 位作者 关昊天 梁巍 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期249-255,共7页

为了提高武装直升机持续高精度稳定射击能力,分析了机载航炮随动系统连发射击时所受负载扰动,设计了一种改进型负载转矩观测器,对系统冲击载荷进行实时观测,同时引入观测值作为电流环的前馈补偿。并将非奇异快速终端滑模控制应用于转速... 为了提高武装直升机持续高精度稳定射击能力,分析了机载航炮随动系统连发射击时所受负载扰动,设计了一种改进型负载转矩观测器,对系统冲击载荷进行实时观测,同时引入观测值作为电流环的前馈补偿。并将非奇异快速终端滑模控制应用于转速环,保证了系统收敛时间有限性,抑制了系统抖振,提高了系统抗扰动能力。仿真结果表明,该仿真模型能模拟航炮随动系统连发射击状态,提出的控制策略不仅能提高系统稳态精度,而且能削弱冲击负载对航炮随动系统性能影响,增强了系统的稳定性。 展开更多

关键词 连射航炮 随动系统 负载转矩观测器 非奇异快速终端滑模控制器

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多储液腔航天器刚液耦合动力学与复合控制 被引量：12

9

作者 岳宝增 于嘉瑞 吴文军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期390-396,共7页

采用复合控制方法对充液航天器的姿态和轨道机动进行高精度控制.通过傅里叶-贝塞尔级数展开法,将低重力环境下液体的弯曲自由表面的动态边界条件转化为简单的微分方程,其中耦合液体晃动方程的状态向量由相对势函数的模态坐标和波高的模... 采用复合控制方法对充液航天器的姿态和轨道机动进行高精度控制.通过傅里叶-贝塞尔级数展开法,将低重力环境下液体的弯曲自由表面的动态边界条件转化为简单的微分方程,其中耦合液体晃动方程的状态向量由相对势函数的模态坐标和波高的模态坐标组成.通过广义准坐标下的拉格朗日方程得到航天器刚体部分运动和液体燃料晃动的耦合动力学方程,提出了自适应快速终端滑模策略和输入整形技术相结合的复合控制器,并分别用于控制携带有一个燃料腔和四个燃料腔航天器的轨道机动和姿态机动.通过数值模拟来验证控制器的效率和精度.结果表明,对于多储液腔航天器,如果在设计航天器的姿态和轨道控制器时没有充分考虑燃料晃动效应,那么在受控航天器系统中将会出现刚-液-控耦合问题并导致航天器姿态不稳定.而本研究中的复合自适应终端滑模控制器可以实现航天器机动的高精度控制并有效抑制液体燃料晃动. 展开更多

关键词 液体晃动 多储液腔航天器 低重力环境 刚液控耦合动力学 终端自适应滑模控制器

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干扰和执行器故障下的舰载机着舰容错控制系统

10

作者 段海滨 袁洋 张秀林 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期949-957,共9页

本文提出了一种执行器故障的舰载机着舰容错控制系统,该系统可有效抑制着陆过程中的外界干扰和执行器故障带来的不利影响。首先,利用基于最小二乘的自回归模型对甲板运动进行预测,以获得在波浪干扰下的准确落点;其次,设计了下滑路径导引... 本文提出了一种执行器故障的舰载机着舰容错控制系统,该系统可有效抑制着陆过程中的外界干扰和执行器故障带来的不利影响。首先,利用基于最小二乘的自回归模型对甲板运动进行预测,以获得在波浪干扰下的准确落点;其次,设计了下滑路径导引律,利用该导引律生成飞行航迹角;此外,设计了基于干扰观测器的快速终端积分滑模控制器,利用低通滤波器实现了控制器串联设计;最后,通过李雅普诺夫函数证明了该容错控制方法的跟踪误差一致有上界。将本文方法与比例‑积分‑微分控制器进行了对比数值仿真,验证了该算法的可行性。 展开更多

关键词 自动着舰 容错控制 自回归模型 快速终端积分滑模控制器

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直升机吊挂前飞抗扰动控制 被引量：2

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作者 白红丽 程东权 《直升机技术》 2022年第4期23-26,30,共5页

针对直升机吊挂前飞过程中吊挂物易受扰摆动及吊挂物摆角变化对直升机姿态具有干扰等问题,设计了终端滑模自抗扰控制器(TSM-ADRC)。首先建立了直升机-吊挂系统模型;然后引入直升机本体姿态信息和吊挂物的摆动角信息,设计了终端滑模自抗... 针对直升机吊挂前飞过程中吊挂物易受扰摆动及吊挂物摆角变化对直升机姿态具有干扰等问题,设计了终端滑模自抗扰控制器(TSM-ADRC)。首先建立了直升机-吊挂系统模型;然后引入直升机本体姿态信息和吊挂物的摆动角信息,设计了终端滑模自抗扰控制器;最后进行基于终端滑模自抗扰控制器和PID控制器的直升机吊挂前飞姿态稳定仿真。仿真结果表明终端滑模自抗扰控制器可以准确估计系统干扰并进行补偿,抑制了吊挂物的摆动,提高了直升机吊挂系统的抗干扰能力和响应速度。 展开更多

关键词 直升机 吊挂 终端滑模自抗扰控制器

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