基于自适应终端滑模控制的城轨列车精确停车算法 被引量：29

1

作者 王青元 吴鹏 +1 位作者 冯晓云 张彦栋 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期56-63,共8页

为研究城轨列车精确停车算法,本文深入分析列车自动停车过程,结合列车牵引计算模型和制动系统模型,提出城轨列车停车控制算法的设计目标,即在避免控制输入切换频繁的前提下实现高精度的速度跟踪效果。应用终端滑模控制原理设计列车停车... 为研究城轨列车精确停车算法,本文深入分析列车自动停车过程,结合列车牵引计算模型和制动系统模型,提出城轨列车停车控制算法的设计目标,即在避免控制输入切换频繁的前提下实现高精度的速度跟踪效果。应用终端滑模控制原理设计列车停车控制算法,并引入参数自适应机制,增强控制系统的自适应性。引入扰动观测器,进一步增强系统的抗干扰能力。仿真结果表明,基于扰动观测器的自适应终端滑模控制停车算法表现出良好的鲁棒性和自适应性。在系统模型具备参数不确定性和外部扰动的情况下,控制系统都能保证高精度的停车,提高了乘坐的舒适性。 展开更多

关键词 列车自动驾驶 自适应终端滑模控制 跟踪控制 精确停车 扰动观测器

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基于最优载荷的受电弓自适应终端滑模控制 被引量：10

2

作者 时光 陈忠华 +3 位作者 郭凤仪 刘健辰 王智勇 姜国强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期140-146,153,共8页

对于弓网系统而言,一定工况下存在使电气和机械性能最佳的Pareto最优载荷,为提高弓网性能使之以最优载荷运行,设计了受电弓模糊自适应终端滑模控制器。模型不确定性采用模糊系统进行逼近,终端滑模流形保证误差的有限时间收敛,用模糊规... 对于弓网系统而言,一定工况下存在使电气和机械性能最佳的Pareto最优载荷,为提高弓网性能使之以最优载荷运行,设计了受电弓模糊自适应终端滑模控制器。模型不确定性采用模糊系统进行逼近,终端滑模流形保证误差的有限时间收敛,用模糊规则得到切换控制律以减弱抖振,并运用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,设计的控制器能有效减弱模型参数摄动和干扰的影响,对最优载荷具有较好的跟踪性能。 展开更多

关键词 最优载荷 受电弓 模糊系统 自适应终端滑模控制

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基于滑模观测信息的电动舵机自适应终端滑模控制

3

作者 李浩 梁婕 +2 位作者 王尚 梁海波 王瑞 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期27-31,共5页

针对电动舵机控制中参数和负载的不确定性,设计自适应终端滑模控制器,利用滑模观测信息构造自适应律,对不确定参数进行估计,具有与复合自适应律相似的参数估计特性,但不需要系统状态的导数,理论上证明了系统的稳定性和输出误差的有限时... 针对电动舵机控制中参数和负载的不确定性,设计自适应终端滑模控制器,利用滑模观测信息构造自适应律,对不确定参数进行估计,具有与复合自适应律相似的参数估计特性,但不需要系统状态的导数,理论上证明了系统的稳定性和输出误差的有限时间收敛。最后通过仿真证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 电动舵机 自适应终端滑模控制 滑模观测

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Buck变换器的自适应终端滑模控制策略 被引量：4

4

作者 汪建林 续丹 +1 位作者 周欢 鲁伟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期103-108,共6页

针对Buck变换器的传统滑模控制方法存在滑模系数不易确定,以及系统的动态响应和鲁棒性难以同时提升的问题,提出了一种基于电感电流建立双闭环结构的自适应终端滑模控制策略。该算法基于电感电流建立滑模面切换函数,利用输出电压误差跟... 针对Buck变换器的传统滑模控制方法存在滑模系数不易确定,以及系统的动态响应和鲁棒性难以同时提升的问题,提出了一种基于电感电流建立双闭环结构的自适应终端滑模控制策略。该算法基于电感电流建立滑模面切换函数,利用输出电压误差跟踪基准电感电流,通过对李雅普诺夫稳定性的求解确定跟踪系数,规避了常规滑模系数难以确定和基准电感电流不易测量的问题;在该滑模面切换函数上构建了非线性环节,实现了终端双闭环滑模控制方法;通过卡尔曼滤波增益理论对非线性环节的阶数自适应选择,同时提高了趋近速度和收敛速度,有效改善了滑模控制策略的动态特性和鲁棒性互相制约的问题。自适应终端双闭环滑模控制Buck变换器在启动环节能够获得最优的瞬态响应,并有效地抑制电压的过冲量,在负载突变情况下具有最小的电压跌落量和最快的调节时间,有效地解决了动态响应与鲁棒性互相制约的问题,同时提升了系统控制的动态响应和鲁棒性。自适应终端双闭环滑模控制策略物理实现相对简单,在Buck变换器以及其他DC-DC变换器的高精度控制领域具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 BUCK变换器 自适应终端滑模控制 双闭环滑模控制 动态响应 鲁棒性

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电动负载模拟器的自适应终端滑模控制 被引量：4

5

作者 马小勇 杨瑞峰 +1 位作者 郭晨霞 葛双超 《机床与液压》 北大核心 2020年第8期171-174,共4页

为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出高阶非线性自适应终端滑模控制策略,避免了参数变化和扰动对系统的影响。将舵机看作一个扰动输入,确立负载模拟器系统为... 为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出高阶非线性自适应终端滑模控制策略,避免了参数变化和扰动对系统的影响。将舵机看作一个扰动输入,确立负载模拟器系统为双输入单输出非线性系统,建立负载模拟器非线性数学模型,并基于此模型提出自适应终端滑模控制策略。利用Lyapunov函数证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性。并通过Simulink仿真验证了此控制策略的有效性。结果表明:与普通滑模控制相比,自适应终端滑模控制方法跟踪精度更高,对多余力矩也起到了很好的抑制效果。 展开更多

关键词 电动负载模拟器 舵机 非线性 自适应终端滑模控制

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船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究

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作者 赵世龙 王生海 +4 位作者 何云鹏 韩广冬 李建 陈海泉 孙玉清 《振动与冲击》 北大核心 2025年第14期207-219,236,共14页

在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶... 在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次,因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响,且现有控制器控制精度不高,所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器(second-order integral terminal adaptive sliding mode control,SOITASMC),并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步,在包含上述复杂工况的影响下,通过仿真验证了SOITASMC的有效性,并与现有控制器进行了对比。最后,搭建了CDPGR的缩比样机并进行了试验。试验条件下,SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05 m,稳态角度误差平均减小了1.09°,上升时间平均减小了0.8 s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理,结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。试验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。 展开更多

关键词 绳驱动并联机器人 打磨机器人 动力学分析 二阶积分终端自适应滑模控制

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基于自适应非奇异快速终端动态滑模的单轴滚转稳定伺服平台控制

7

作者 许叙遥 林辉 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期726-731,共6页

为提高捷联导航系统中的单轴滚转稳定伺服平台鲁棒性和控制精度,提出了一种基于自适应非奇异快速终端的动态滑模控制方法。介绍了单轴滚转稳定伺服平台原理,分析自适应非奇异快速终端滑模控制方法以及存在稳态误差和抖振问题。在借鉴三... 为提高捷联导航系统中的单轴滚转稳定伺服平台鲁棒性和控制精度,提出了一种基于自适应非奇异快速终端的动态滑模控制方法。介绍了单轴滚转稳定伺服平台原理,分析自适应非奇异快速终端滑模控制方法以及存在稳态误差和抖振问题。在借鉴三环PID伺服控制思想基础上,首先将状态变量构成线性滑模面,在该线性滑模面上形成非奇异快速终端滑模控制器,并采用自适应律来估计扰动上限。能够实现位置和速度的精确控制,大大削弱滑模抖振。仿真结果表明,基于自适应非奇异快速终端速度动态滑模控制方法合理可行,提高了单轴滚转稳定平台收敛速度、鲁棒性和控制精度。 展开更多

关键词 永磁同步电机 自适应非奇异快速终端滑模控制 滚转稳定伺服平台 动态滑模控制

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永磁直线同步电机自适应非奇异快速终端滑模控制 被引量：35

8

作者 付东学 赵希梅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期717-723,共7页

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度易受参数变化、外部扰动等不确定性因素影响,该文提出了自适应非奇异快速终端滑模控制(ANFTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的PMLSM动态模型。然后,采用非奇异快速终端滑模控制(NFTS... 针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度易受参数变化、外部扰动等不确定性因素影响,该文提出了自适应非奇异快速终端滑模控制(ANFTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的PMLSM动态模型。然后,采用非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)方法来抑制这些不确定因素的影响,避免了奇异性,进而保证了系统跟踪误差在有限时间内快速收敛,且削弱了抖振;同时,利用自适应控制估计系统中不确定性参数的上界,提高了系统的鲁棒性能。最后,通过实验验证了所提出控制方案的有效性,与SMC、NFTSMC相比,该方法在保证快速收敛性和跟踪精度的情况下,明显削弱了抖振现象,具有较强的鲁棒性能。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 自适应非奇异快速终端滑模控制 抖振 鲁棒性

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永磁直线同步电机自适应分数阶终端滑模控制 被引量：9

9

作者 赵鑫宇 王丽梅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期5434-5443,共10页

针对永磁直线同步电机的位置跟踪性能易受负载扰动、动子质量变化等不确定性的影响,提出一种基于半正定屏障函数的自适应分数阶终端滑模控制策略。首先,采用分数阶终端滑模控制方法来抑制不确定性对系统的影响,保证了跟踪误差在有限时... 针对永磁直线同步电机的位置跟踪性能易受负载扰动、动子质量变化等不确定性的影响,提出一种基于半正定屏障函数的自适应分数阶终端滑模控制策略。首先,采用分数阶终端滑模控制方法来抑制不确定性对系统的影响,保证了跟踪误差在有限时间收敛,且能够有效地减小系统稳态误差。然后,为了进一步改善系统鲁棒跟踪性能,设计基于半正定屏障函数的自适应控制对不确定扰动的上界进行估计,避免了控制增益的过高估计且削弱了系统抖振。此外,该自适应策略在不需要外界扰动先验信息的情况下,可以使得系统误差收敛到一个预定的零邻域内。最后,实验结果表明,该策略提高了系统的跟踪精度,对负载扰动和附加有效载荷具有较强鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 自适应分数阶终端滑模控制 半正定屏障函数 鲁棒性

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多四旋翼无人机的分布式容错编队跟踪控制

10

作者 王君 李昂 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第7期1333-1344,共12页

针对有向通信拓扑下的四旋翼无人机编队在飞行过程中易受到空气阻力、外部干扰、执行器故障等不确定因素影响的问题,提出了一种自适应非奇异快速终端滑模控制策略来提高四旋翼无人机编队系统性能.该策略主要利用自适应参数调整方法改进... 针对有向通信拓扑下的四旋翼无人机编队在飞行过程中易受到空气阻力、外部干扰、执行器故障等不确定因素影响的问题,提出了一种自适应非奇异快速终端滑模控制策略来提高四旋翼无人机编队系统性能.该策略主要利用自适应参数调整方法改进非奇异快速终端滑模控制器,能够有效的估计出未知集总扰动的上界,保证滑模面到达平衡点,确保跟踪误差在有限时间内收敛于0.其次,根据长-僚机结构,设计分布式编队控制器,使僚机仅需邻居状态信息则可实现通信,减少对全局及长机信息的依赖.此外,基于Lyapunov稳定性理论对四旋翼无人机编队系统进行了分析,证明该算法能使多无人机编队跟踪误差收敛于0.最后,通过对比仿真实验结果表明,本文控制算法对存在外部干扰和执行器故障的情况下,多四旋翼无人机编队具有较好的容错性能. 展开更多

关键词 有向通信拓扑结构 自适应非奇异快速终端滑模控制 四旋翼无人机 分布式编队控制器 执行器故障

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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：13

11

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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高速列车的有限时间容错跟踪控制 被引量：9

12

作者 徐传芳 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期69-77,共9页

针对执行器效率部分损失情况下高速列车对期望速度曲线的跟踪控制问题,并考虑模型参数时变不确定、附加阻力干扰、执行器输出饱和受限等因素的影响,提出基于自适应非奇异终端滑模控制技术的高速列车有限时间容错跟踪控制策略。采用自适... 针对执行器效率部分损失情况下高速列车对期望速度曲线的跟踪控制问题,并考虑模型参数时变不确定、附加阻力干扰、执行器输出饱和受限等因素的影响,提出基于自适应非奇异终端滑模控制技术的高速列车有限时间容错跟踪控制策略。采用自适应控制技术实现模型参数标称值与系统集总不确定性上界的在线估计;引入非奇异终端滑模控制技术实现高速列车速度跟踪误差和位移跟踪误差的有限时间收敛。所设计的控制器不依赖于故障检测与诊断设备,不需要模型参数和系统集总不确定性的先验知识,可以有效补偿由附加阻力、执行器故障、输出饱和受限、模型参数时变不确定性引起的系统集总不确定性。基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性,以及速度跟踪误差与位移跟踪误差的有限时间收敛。仿真结果证明了本文所提出控制策略的可行性和有效性。 展开更多

关键词 高速列车 跟踪控制 容错 自适应非奇异终端滑模控制 LYAPUNOV稳定性理论

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基于偶极势场的自主水下航行器回坞导引算法 被引量：6

13

作者 严卫生 齐贝贝 +1 位作者 高剑 李勇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期902-908,共7页

针对欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的自主回收问题,提出了基于偶极势场的一种回坞导引算法。将回坞过程分为回坞准备阶段和回坞阶段,其中回坞准备阶段利用航路点导引为AUV规划出一条路径,使AUV到达回收站的... 针对欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的自主回收问题,提出了基于偶极势场的一种回坞导引算法。将回坞过程分为回坞准备阶段和回坞阶段,其中回坞准备阶段利用航路点导引为AUV规划出一条路径,使AUV到达回收站的一定范围之内,保证AUV可以对回收站上的两个应答器进行准确定位;而回坞阶段AUV根据获得的应答器的测量位置计算出AUV在对接系下的坐标,利用建立的偶极势场导引AUV沿入口方向进入回收站。采用自适应非奇异终端滑模控制,保证航向角跟踪控制的鲁棒性和自适应性。仿真结果表明,所设计的回坞导引算法是有效的。 展开更多

关键词 自主水下航行器 回坞导引 偶极势场 自适应非奇异终端滑模控制

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