高空台进气环境模拟系统固定时间自抗扰复合解耦控制

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作者 徐周浙 张和洪 +2 位作者 翟超 钱秋朦 吴林峰 《推进技术》 北大核心 2025年第2期234-247,共14页

针对高空台进气环境模拟系统(IESS)存在压力与温度双变量强耦合及发动机快速过渡态试验带来的强总和扰动问题,设计一种新型固定时间滑模控制器(FxTSMC)并结合固定时间扩张状态观测器(FxTESO),提出一种固定时间自抗扰复合解耦控制(FxT-AD... 针对高空台进气环境模拟系统(IESS)存在压力与温度双变量强耦合及发动机快速过渡态试验带来的强总和扰动问题,设计一种新型固定时间滑模控制器(FxTSMC)并结合固定时间扩张状态观测器(FxTESO),提出一种固定时间自抗扰复合解耦控制(FxT-ADRCDC)方法。具体地,采用静态解耦方法将IESS解耦为两个单输入、单输出系统,实现IESS温度和压力的独立控制。在总扰动估计与抑制方面,利用固定时间扩张状态观测器快速准确估计系统状态与包含系统动态耦合在内的总扰动,并提出一种能够避免奇异问题且快速收敛的新型FxTSMC,将总扰动补偿到FxTSMC中,得到FxT-ADRCDC方法。设计Lyapunov函数证明了闭环控制系统的固定时间稳定性,得到不依赖于初始条件的稳定时间上限。搭建高置信度IESS仿真平台开展发动机过渡态飞行任务试验,对比了本文所提出方法与线性自抗扰解耦控制(LADRDC)方法。结果显示,FxT-ADRCDC方法控制下的进气压力、温度的绝对积分误差比LADRDC方法平均减少约70.3%和70.7%,且阀门摆动量符合实际工程要求,有效实现了进气压力、温度的高品质解耦控制,为提升IESS的快速、精确的动态模拟能力提供有力的技术支撑。 展开更多

关键词 高空台 滑模控制器 自抗扰复合解耦控制 固定时间 快速过渡态试验 进气环境模拟系统 线性自抗扰解耦控制

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基于非奇异终端滑模的船舶航迹跟踪自抗扰控制 被引量：6

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作者 秦朝宇 李伟 +1 位作者 宁君 孙建 《上海海事大学学报》 北大核心 2016年第3期13-17,39,共6页

针对欠驱动船舶受到外界因素和内部不确定状态变量的干扰不能沿着期望路径航行的问题,设计了基于非奇异终端滑模(Nonsingular Terminal Sliding Mode,NTSM)的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC).引入自抗扰控... 针对欠驱动船舶受到外界因素和内部不确定状态变量的干扰不能沿着期望路径航行的问题,设计了基于非奇异终端滑模(Nonsingular Terminal Sliding Mode,NTSM)的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC).引入自抗扰控制技术,通过扩张状态观测器实时估计船舶外界和内部总干扰;对船舶Nomoto模型进行变形简化,将NTSM和指数趋近律引入到非线性状态误差反馈环节,设计基于NTSM的ADRC控制律,在保证ADRC优点的前提下可减少可调参数,提高系统的收敛速度和稳态跟踪精度;构造降维方程,将复杂的航迹跟踪控制问题转化为易于实现的航向镇定问题.Simulink仿真结果表明,利用该控制器船舶能够快速、精确地跟踪期望直线和曲线航迹,控制器具有较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 欠驱动船舶 终端滑模 自抗扰控制 航迹跟踪

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基于快速终端滑模自抗扰的船舶曲线航迹跟踪控制 被引量：3

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作者 秦朝宇 李伟 +1 位作者 宁君 孙建 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第8期57-61,共5页

针对欠驱动船舶的曲线航迹跟踪问题,首先采用自抗扰控制技术,通过扩张状态观测器实时估计和补偿系统的内部和外界扰动,将非线性快速终端滑模引入误差反馈控制环节,并采用幂指数趋近律,设计出快速终端滑模-自抗扰控制律,提高系统的收敛... 针对欠驱动船舶的曲线航迹跟踪问题,首先采用自抗扰控制技术,通过扩张状态观测器实时估计和补偿系统的内部和外界扰动,将非线性快速终端滑模引入误差反馈控制环节,并采用幂指数趋近律,设计出快速终端滑模-自抗扰控制律,提高系统的收敛速度和误差跟踪精度,减小系统的抖振;然后对野本船舶模型简化变形,构造降维方程,将航迹跟踪问题转化为航向镇定问题。Simulink仿真结果表明,控制器能够实现船舶对期望曲线航迹的快速、精确跟踪,具有良好控制效果。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 幂指数趋近律 快速终端滑模 自抗扰控制 曲线航迹跟踪

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四旋翼无人机的滑模自抗扰姿态控制器设计 被引量：17

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作者 吴跃文 郑柏超 李惠 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第1期93-98,共6页

针对四旋翼无人机姿态控制过程中存在模型不确定和外界风干扰的问题,提出了一种内外环控制算法。内环设计了自抗扰控制器,利用扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制器实时估计和补偿系统的总扰动;外环设计了非奇异终端滑模控制器... 针对四旋翼无人机姿态控制过程中存在模型不确定和外界风干扰的问题,提出了一种内外环控制算法。内环设计了自抗扰控制器,利用扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制器实时估计和补偿系统的总扰动;外环设计了非奇异终端滑模控制器来提高系统的响应速度;并对内外环的控制算法进行了稳定性证明。由姿态角跟踪仿真结果表明,所设计的控制器具有较高的跟踪精度和良好的抗干扰能力,能够有效实现四旋翼无人机的姿态控制。 展开更多

关键词 四旋翼无人机 姿态控制 自抗扰控制 非奇异终端滑模控制

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基于多模态快速非奇异终端滑模的船舶航迹跟踪自抗扰控制 被引量：4

5

作者 郭杰 刘轶华 马利华 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第2期7-13,共7页

为解决欠驱动船舶航迹直线和曲线跟踪控制问题,设计基于多模态快速非奇异终端滑模(Fast Nonsingular Terminal Sliding Mode,FNTSM)的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)。引入ADRC技术,利用跟踪微分器快速提取... 为解决欠驱动船舶航迹直线和曲线跟踪控制问题,设计基于多模态快速非奇异终端滑模(Fast Nonsingular Terminal Sliding Mode,FNTSM)的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)。引入ADRC技术,利用跟踪微分器快速提取跟踪期望信号的微分信号,通过可在线性与非线性之间切换的扩张状态观测器实时估计船舶外部和内部的总干扰;将根据多模态思想设计的非奇异终端滑模和一种新型双幂次趋近律引入状态误差反馈环节中,设计基于多模态FNTSM的ADRC控制律,在保证ADRC优点的同时,提高收敛速度和稳态跟踪精度;构造期望艏向角方程,将航迹控制问题转化为易于实现的航向控制问题。Simulink仿真结果表明:利用该控制器的船舶能快速、准确地跟踪期望直线和曲线航迹,说明其具有优良的控制品质。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 终端滑模 自抗扰控制 航迹跟踪

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基于自抗扰终端滑模的高速滑翔飞行器姿态控制 被引量：1

6

作者 安炳合 王永骥 +2 位作者 刘磊 侯治威 王博 《弹箭与制导学报》 北大核心 2019年第6期164-170,共7页

针对高速滑翔飞行器的姿态控制问题,提出一种自抗扰终端滑模控制方法。将飞行器的姿态控制系统分为角度控制回路与角速度控制回路,对两个回路分别设计控制器。使用跟踪微分器安排信号的过渡过程,设计扩张状态观测器,将外界干扰与系统参... 针对高速滑翔飞行器的姿态控制问题,提出一种自抗扰终端滑模控制方法。将飞行器的姿态控制系统分为角度控制回路与角速度控制回路,对两个回路分别设计控制器。使用跟踪微分器安排信号的过渡过程,设计扩张状态观测器,将外界干扰与系统参数的不确定作为系统的新状态进行实时估计,利用估计值在控制律中进行动态补偿。基于终端滑模方法设计非线性控制律,保证系统误差有限时间内收敛。将所提出的算法应用到高速滑翔飞行器姿态控制模型中进行仿真实验,仿真结果证明了算法的有效性与优越性。 展开更多

关键词 自抗扰控制 终端滑模控制 高速滑翔飞行器 姿态控制

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光电平台伺服系统自抗扰滑模控制 被引量：3

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作者 周涛 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期35-41,共7页

提出一种基于参考模型的自抗扰滑模控制器,它包括一个自抗扰控制器和一个全局滑模控制器。根据参考模型,利用跟踪微分器设计自抗扰控制器,控制参考模型的输出精确跟踪指令输入信号。全局滑模控制器控制伺服系统被控对象的输出高精度跟... 提出一种基于参考模型的自抗扰滑模控制器,它包括一个自抗扰控制器和一个全局滑模控制器。根据参考模型,利用跟踪微分器设计自抗扰控制器,控制参考模型的输出精确跟踪指令输入信号。全局滑模控制器控制伺服系统被控对象的输出高精度跟踪参考模型的输出。光电平台伺服系统的实验结果证明该新型控制器能有效补偿系统的参数不确定性和非线性扰动,提高了伺服系统的跟踪精度。系统具有全局鲁棒性。 展开更多

关键词 自抗扰控制器 滑模控制器 参考模型 伺服系统:不确定性

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直升机吊挂前飞抗扰动控制 被引量：2

8

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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基于改进ADRC的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计 被引量：19

9

作者 余小燕 孙宪坤 +2 位作者 熊玉洁 胡清礼 陈善鹏 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第12期78-83,共6页

四旋翼无人机空气动力学特性复杂,易受干扰,从而影响对无人机的稳定控制。为提高无人机姿态控制系统的抗干扰性,设计了一个基于改进自抗扰控制的四旋翼姿态控制系统。将全局快速终端滑模控制技术与传统自抗扰控制技术结合,利用全局快速... 四旋翼无人机空气动力学特性复杂,易受干扰,从而影响对无人机的稳定控制。为提高无人机姿态控制系统的抗干扰性,设计了一个基于改进自抗扰控制的四旋翼姿态控制系统。将全局快速终端滑模控制技术与传统自抗扰控制技术结合,利用全局快速终端滑模控制技术优化自抗扰控制系统中非线性误差反馈控制律的功能,对自抗扰控制系统进行重新设计,并使用Lyapunov理论证明该控制系统的稳定性。仿真实验结果表明改进的自抗扰控制系统在姿态控制中有着更快的响应速度、更强的抗干扰能力。 展开更多

关键词 无人机姿态控制 自抗扰控制 全局快速终端滑模 非线性误差反馈控制律

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基于ADRC的动态面非奇异终端滑模MDF板厚控制研究 被引量：1

10

作者 陈芯锐 朱良宽 +1 位作者 肖康铭 张晴 《林产工业》 北大核心 2021年第1期20-26,共7页

针对中密度纤维板板厚纠偏位置伺服系统存在内外干扰及在干扰条件下影响快速准确位置跟踪的问题,提出一种基于自抗扰(Auto Disturbance Rejection Control,ADRC)的动态面非奇异终端滑模控制策略。首先,通过跟踪微分器对输入信号进行提取... 针对中密度纤维板板厚纠偏位置伺服系统存在内外干扰及在干扰条件下影响快速准确位置跟踪的问题,提出一种基于自抗扰(Auto Disturbance Rejection Control,ADRC)的动态面非奇异终端滑模控制策略。首先,通过跟踪微分器对输入信号进行提取,利用线性扩张状态观测器对系统的内外总干扰进行实时估计观测。其次,引入一阶低通滤波器,利用动态面控制理论与非奇异终端滑模相结合,设计动态面非奇异终端滑模控制器(Dynamic Surface Non-singular Terminal Sliding Mode Control,DSNTSMC)以提高系统的抗干扰性与响应精度。最后,通过构造Lyapunov函数证明系统的稳定性。仿真结果表明:所述方法可以观测内外干扰,同时拥有更好的收敛速度与跟踪精度,可保证系统的稳定性。 展开更多

关键词 中密度纤维板 板厚控制 自抗扰控制 动态面控制 非奇异终端滑模

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非最小相位的单电感双输出Buck-Boost变换器的复合控制方法

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作者 皇金锋 李啸天 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1266-1274,1314,共10页

单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)... 单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)相结合的控制策略.设计主路控制器,对系统的传递函数进行拟合得到ADRC范式,利用该范式对主路进行解耦控制.设计支路控制器,采用改进型ESO对储能函数进行观测,并将观测值反馈补偿到非奇异快速终端滑模控制律中,达到支路解耦的效果.为了抑制滑模控制的抖振问题,对趋近律进行改进.利用Lyapunov理论证明系统稳定性.基于硬件在环(HIL)实验平台进行实验验证.结果表明,所提控制策略与PI控制策略以及基于ESO的滑模控制策略相比,在超调量和响应时间上具有较好的效果. 展开更多

关键词 单电感双输出 BUCK-BOOST变换器 非奇异快速终端滑模控制 自抗扰控制 改进滑模趋近律

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四旋翼飞行器的混合轨迹跟踪控制算法 被引量：6

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作者 陈晓磊 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第7期58-62,67,共6页

针对含有建模不确定性与外界扰动下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,提出了一种结合连续快速非奇异终端滑模控制与线性自抗扰控制的控制策略。用Newton-Euler方程获得四旋翼飞行器的动力学模型,将其分成内环与外环两个控制回路:内环采... 针对含有建模不确定性与外界扰动下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,提出了一种结合连续快速非奇异终端滑模控制与线性自抗扰控制的控制策略。用Newton-Euler方程获得四旋翼飞行器的动力学模型,将其分成内环与外环两个控制回路:内环采用连续快速非奇异终端滑模控制来实现姿态角的快速收敛;外环采用线性自抗扰控制来抑制外界干扰和实现高精度轨迹跟踪。同时,分析了内外环控制器的稳定性。最后,通过仿真算例与飞行试验验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所提方法响应速度快,具有较好的鲁棒性、较高的控制精度与较强的抗干扰能力,能够满足四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的需求。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 轨迹跟踪控制 终端滑模控制 线性自抗扰控制 飞行试验

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四旋翼无人机姿态角控制系统设计 被引量：4

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作者 李果 冯晓明 陈浩 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2018年第1期1-9,共9页

提出了一种基于遗传优化的自抗扰非奇异快速终端滑模控制算法,解决四旋翼的姿态角控制系统问题。运用滑模控制的思想构造滑模面,引入终端滑模策略,将滑模面改造成非线性结构,利用指数函数的特点使得终端滑模非奇异,并且更快收敛。通过... 提出了一种基于遗传优化的自抗扰非奇异快速终端滑模控制算法,解决四旋翼的姿态角控制系统问题。运用滑模控制的思想构造滑模面,引入终端滑模策略,将滑模面改造成非线性结构,利用指数函数的特点使得终端滑模非奇异,并且更快收敛。通过运用自抗扰控制思想加强系统对于内外扰动的抗干扰稳定性。利用遗传算法,进化控制器的参数至最佳控制指标组合的值。仿真和实验结果证明提出的控制系统正确可行,既具备滑模控制的鲁棒性又吸取了自抗扰控制对于内外部扰动稳定的优点,同时能够对控制器的参数进行迭代进化。 展开更多

关键词 四旋翼无人机 姿态角 终端滑模 自抗扰 遗传算法

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