Riemann-Liouville分数阶Buck变换器的自适应连续滑模控制

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作者 蔡中泽 曾庆双 孙谷昊 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第2期263-271,共9页

本文主要研究了分数阶Buck变换器的自适应连续滑模控制问题.首先,针对Buck变换器中存在多重干扰和电子元件具有非整数阶特性的情况,建立了存在匹配和不匹配干扰的Riemann-Liouville分数阶Buck变换器数学模型.然后,针对传统滑模控制算法... 本文主要研究了分数阶Buck变换器的自适应连续滑模控制问题.首先,针对Buck变换器中存在多重干扰和电子元件具有非整数阶特性的情况,建立了存在匹配和不匹配干扰的Riemann-Liouville分数阶Buck变换器数学模型.然后,针对传统滑模控制算法要求预知干扰上界的问题,设计了自适应算法以估计干扰的未知上界,基于反步控制方法建立了滑模控制器,引入分数阶滑模面,提升系统鲁棒性的同时,实现滑动模态的渐近收敛.进而,针对滑模控制系统中的抖振问题,设计了连续滑模控制信号,减小了不连续控制带来的抖振,使系统状态能够在有限时间内收敛至滑模面上,并给出了最大收敛时间.最后,基于Mittag-Leffler稳定性理论,证明了所提出总体控制方案的稳定性.数值仿真验证了所提出控制器的有效性,保证了系统鲁棒性的同时,减小了抖振,得到了良好的动态性能和较小的稳态误差. 展开更多

关键词 分数阶微积分 Riemann-Liouville BUCK变换器 自适应律 连续滑模控制 Mittag-Leffler稳定

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自适应补偿器永磁同步电机积分型连续滑模控制 被引量：13

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作者 高庆忠 关焕新 +1 位作者 于子淞 周硕 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期103-108,共6页

考虑参数不确定、齿槽转矩、谐波反电动势及电压源逆变器非线性畸变等非理想因素,为提高永磁同步电机驱动系统对参数不确定及非线性扰动下的鲁棒性、高动态特性,提出一种带自适应扰动补测器的积分型连续滑模控制策略。连续滑模控制器无... 考虑参数不确定、齿槽转矩、谐波反电动势及电压源逆变器非线性畸变等非理想因素,为提高永磁同步电机驱动系统对参数不确定及非线性扰动下的鲁棒性、高动态特性,提出一种带自适应扰动补测器的积分型连续滑模控制策略。连续滑模控制器无抖振且保证了闭环系统在参数不确定和扰动下的有界。滑模面上的自适应扰动补偿器一方面降低了滑模控制器增益,另一方面保证了系统渐进收敛。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性和优越性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 积分型连续滑模控制 自适应扰动补偿器 参数不确定 齿槽转矩 谐波反电动势 电压源逆变器非线性畸变

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反馈线性化与连续滑模控制方法在直升机控制中的应用 被引量：5

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作者 段富海 何长安 +1 位作者 章卫国 沈毅 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期378-381,共4页

首先提出了 MIMO非线性系统反馈线性化与连续滑模控制方法 ,它通过动态增广将系统不连续的滑模控制变为连续控制 ,可减小颤动控制对系统造成的不利影响。然后用其为某型直升机的垂直飞行模态设计了鲁棒控制律 ,并进行了仿真研究。结果表... 首先提出了 MIMO非线性系统反馈线性化与连续滑模控制方法 ,它通过动态增广将系统不连续的滑模控制变为连续控制 ,可减小颤动控制对系统造成的不利影响。然后用其为某型直升机的垂直飞行模态设计了鲁棒控制律 ,并进行了仿真研究。结果表明 ,所设计的控制律能保证直升机稳定跟踪给定输入 ,且具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 直升机 非线性控制 反馈线性化 连续滑模控制

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基于扩张状态观测器的磁悬浮球连续滑模控制 被引量：6

4

作者 赵磊 王军晓 +2 位作者 黄光普 徐彬彬 俞立 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2020年第5期480-486,共7页

针对磁悬浮球系统具有非线性、模型不确定性和易受干扰影响的特点,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的连续滑模控制方法(CSMC)。该控制方法采用ESO对系统的扰动进行观测和估计,再将扰动估计值作为连续滑模控制器的补偿量,以克服不确... 针对磁悬浮球系统具有非线性、模型不确定性和易受干扰影响的特点,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的连续滑模控制方法(CSMC)。该控制方法采用ESO对系统的扰动进行观测和估计,再将扰动估计值作为连续滑模控制器的补偿量,以克服不确定性和外界扰动的影响,进一步提升了连续滑模控制器的控制性能。仿真和实验验证了所提方法的有效性。结果表明,与连续滑模控制方法(CSMC)相比,ESO-CSMC具有更强的抗干扰性能。 展开更多

关键词 磁悬浮球系统 连续滑模控制(CSMC) 扩张状态观测器(ESO) 抗干扰性能

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基于连续滑模控制的电液伺服系统轨迹追踪控制 被引量：4

5

作者 戴明川 徐天宇 +1 位作者 张俊佳 兰扬 《机床与液压》 北大核心 2021年第4期54-58,共5页

为改善电液伺服系统的轨迹追踪精度,设计一种连续滑模控制器,用于对电液伺服系统进行轨迹追踪控制。在电液伺服系统的建模过程中,以控制阀阀芯位移为依据,得到了电磁线圈上的电压及电流方程。在液压流体的作用下,建立气缸内液压流体的... 为改善电液伺服系统的轨迹追踪精度,设计一种连续滑模控制器,用于对电液伺服系统进行轨迹追踪控制。在电液伺服系统的建模过程中,以控制阀阀芯位移为依据,得到了电磁线圈上的电压及电流方程。在液压流体的作用下,建立气缸内液压流体的流量方程。根据系统的轨迹误差,构造滑动面模型。在开环传递函数状态空间模型的基础上,建立控制律的连续方程,进而得出连续滑模控制器,以克服电液伺服系统的不确定性和扰动性,控制其对标定轨迹进行精确追踪。与干扰观测器对标定轨迹的追踪结果相比,该方法在追踪弧形及方波标定轨迹时,追踪精度分别提高了31.23%和39.98%。该方法能有效改善电液伺服系统的轨迹追踪精度。 展开更多

关键词 电液伺服系统 轨迹追踪控制 滑动面模型 控制律连续方程 连续滑模控制器

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火炮随动系统连续滑模控制算法 被引量：6

6

作者 张高生 韩崇伟 +3 位作者 张志鹏 代普 王天石 顾双豪 《兵工自动化》 2022年第12期91-94,共4页

针对防空火炮对伺服系统高精度和强鲁棒性的要求及传统滑模控制中抖振的缺点,设计一种连续滑模控制算法。建模时忽略电流环路的动力学特性,将其视为比例环节;分析火炮随动系统的动力学和跟踪目标,对火炮随动系统的滑模控制算法及连续滑... 针对防空火炮对伺服系统高精度和强鲁棒性的要求及传统滑模控制中抖振的缺点,设计一种连续滑模控制算法。建模时忽略电流环路的动力学特性,将其视为比例环节;分析火炮随动系统的动力学和跟踪目标,对火炮随动系统的滑模控制算法及连续滑模跟踪算法进行研究;运用数值仿真进行验证。结果表明:该算法能消除系统抖动,使系统具有较小的误差,证明理论结果的有效性。 展开更多

关键词 连续滑模控制 防空火炮 伺服系统

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基于连续滑模控制的水下无人航行器航向跟踪研究 被引量：3

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作者 杨晨宇 刘丹 +4 位作者 刘璐 王永华 齐向东 刘双峰 薛晨阳 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第12期63-68,共6页

本文提出在构建模糊水下无人航行器运动学模型的前提下,设计一款基于时变干扰观测器的连续滑模控制器。干扰观测器把系统误差及外界干扰等效到控制端,连续滑模控制器通过切换控制量使系统趋于平衡点。该控制器可快速响应,且对于模型参... 本文提出在构建模糊水下无人航行器运动学模型的前提下,设计一款基于时变干扰观测器的连续滑模控制器。干扰观测器把系统误差及外界干扰等效到控制端,连续滑模控制器通过切换控制量使系统趋于平衡点。该控制器可快速响应,且对于模型参数变化及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。此外,将直线、正弦波及自定义曲线设置为预定航向,通过Matlab/Simulink进行仿真验证水下无人航行器是否可以实现在复杂水域下的轨迹跟踪,达到航向控制目的。 展开更多

关键词 水下无人航行器 连续滑模控制 航向跟踪 时变干扰观测器

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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

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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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基于复合连续终端滑模控制的永磁同步电机位置伺服系统

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作者 徐恒吉 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第5期635-640,共6页

为了提高永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的动态响应和抗负载扰动能力,提出一种基于高阶滑模观测器(HOSMO)的复合连续终端滑模控制(CTSMC)策略。首先,建立一个针对速度状态和集总不确定性估计的HOSMO。其次,通过引入状态和干扰估计信息... 为了提高永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的动态响应和抗负载扰动能力,提出一种基于高阶滑模观测器(HOSMO)的复合连续终端滑模控制(CTSMC)策略。首先,建立一个针对速度状态和集总不确定性估计的HOSMO。其次,通过引入状态和干扰估计信息构造基于积分器的终端滑模面,使系统能够精确跟踪期望轨迹。最后,通过综合趋近律和扰动前馈补偿技术,得到复合滑模控制(SMC)器。实验结果表明:所提出的控制策略能够有效地提高PMSM伺服系统的跟踪和定位性能,并且具有良好的鲁棒性和抗扰能力,能够在实际应用中取得良好的控制效果。 展开更多

关键词 永磁同步电机(PMSM) 位置伺服系统 连续终端滑模控制(CTSMC) 高阶滑模观测器(HOSMO)

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飞翼无人机复合连续非奇异终端滑模姿态跟踪容错控制 被引量：2

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作者 赵振华 顾子箫 +2 位作者 薛鹏翔 曹东 祖家奎 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1277-1286,共10页

本文针对受多源干扰和舵面故障影响的飞翼无人机系统姿态跟踪控制问题进行研究,提出了一种基于高阶滑模观测器的复合连续非奇异终端滑模主动抗干扰容错控制算法,在实现姿态跟踪误差有限时间收敛的同时,保证了控制量的连续.并且针对控制... 本文针对受多源干扰和舵面故障影响的飞翼无人机系统姿态跟踪控制问题进行研究,提出了一种基于高阶滑模观测器的复合连续非奇异终端滑模主动抗干扰容错控制算法,在实现姿态跟踪误差有限时间收敛的同时,保证了控制量的连续.并且针对控制力矩的具体实现问题,文章结合飞翼无人机气动舵面冗余特性,给出了基于加权伪逆算法的舵面分配方案,该方案在满足舵面约束的情况下,保证了舵面偏转角度的最优.仿真结果表明,所提控制方案显著提升了飞翼无人机姿态跟踪精度和跟踪误差的收敛速度,并且保证了所有舵面满足偏角约束. 展开更多

关键词 飞翼无人机 滑模观测器 连续滑模控制 有限时间控制 容错控制

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风电机组拟连续高阶滑模转矩控制器设计 被引量：7

11

作者 张磊 王贞贞 王婕 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期1-6,共6页

风电机组非线性、不确定、多干扰等特点，使得控制器设计成为一项极具挑战的研究课题。拟连续高阶滑模控制方法对外部干扰、未建模动态和参数不确定具有强鲁棒性，且能够有效削弱抖振，所以在风速低于额定风速时，采用拟连续高阶滑模控... 风电机组非线性、不确定、多干扰等特点，使得控制器设计成为一项极具挑战的研究课题。拟连续高阶滑模控制方法对外部干扰、未建模动态和参数不确定具有强鲁棒性，且能够有效削弱抖振，所以在风速低于额定风速时，采用拟连续高阶滑模控制方法对风电机组转矩控制问题进行研究。首先，在传统滑模控制的基础上继续求导，设计拟连续二阶滑模转矩控制器，在有限时间内实现对参考转速的稳定跟踪。其次，根据Lyapunov理论证明该控制器的稳定性。最后通过仿真和对比分析验证所设计的拟连续二阶滑模转矩控制器不仅能够通过控制发电机转矩实现功率的最大输出，而且能够有效的抑制抖振现象，控制系统具有强鲁棒性。 展开更多

关键词 风力发电机组 变速 转矩控制器 拟连续高阶滑模控制 稳定性证明

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远程制导炮弹2阶滑模导引控制一体化设计 被引量：1

12

作者 杨靖 史金光 +2 位作者 李小元 王中原 常思江 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2251-2258,共8页

以远程制导炮弹为研究对象,针对传统导引与控制系统分开设计,在打击机动目标时容易脱靶的缺陷,提出一种2阶滑模导引控制一体化设计方法。将舵控伺服系统视为1阶动力学过程,考虑制导炮弹末制导过程的特点,采用小扰动假设,基于初始弹目视... 以远程制导炮弹为研究对象,针对传统导引与控制系统分开设计,在打击机动目标时容易脱靶的缺陷,提出一种2阶滑模导引控制一体化设计方法。将舵控伺服系统视为1阶动力学过程,考虑制导炮弹末制导过程的特点,采用小扰动假设,基于初始弹目视线建立了适用于制导炮弹的纵向平面内的导引控制一体化设计线性模型。在目标机动策略未知及制导炮弹气动参数有误差的情况下,以零化弹目视线角速率为准则,基于准连续滑模控制方法,设计了一种2阶滑模一体化导引控制律。为了体现一体化设计的优势,基于传统滑模控制理论,给出了一种独立的鲁棒自动驾驶仪与鲁棒导引律。仿真结果表明,存在有界不确定性的情况下,一体化导引控制律具有更高的命中精度。 展开更多

关键词 兵器科学与技术 远程制导炮弹 导引控制一体化 2阶滑模 准连续滑模控制算法

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永磁同步电动机位置跟踪系统的连续终端滑模控制优化设计与实验

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作者 王会明 万谦 +1 位作者 韦永成 赵振华 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第9期43-47,94,共6页

为使永磁同步电动机系统获得高精度的位置跟踪性能,设计一种改进的连续终端滑模控制策略。该策略用滑模观测器来估计系统干扰,是以永磁同步电动机系统动态模型为基础的连续终端滑模位置控制器;同时基于Lyapunov稳定性理论分析整个闭环... 为使永磁同步电动机系统获得高精度的位置跟踪性能,设计一种改进的连续终端滑模控制策略。该策略用滑模观测器来估计系统干扰,是以永磁同步电动机系统动态模型为基础的连续终端滑模位置控制器;同时基于Lyapunov稳定性理论分析整个闭环系统的稳定性;并通过永磁同步电动机平台进行了实验。结果表明,与经典PID控制和普通连续终端滑模控制相比,所提出的改进连续终端滑模控制方法能够使永磁同步电动机系统获得更高的跟踪精度和更强的抗扰性能。 展开更多

关键词 永磁同步电动机 滑模观测器 连续终端滑模控制 位置跟踪

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火炮随动系统自适应滑模控制算法研究

14

作者 张高生 马捷 +2 位作者 李伟 韩崇伟 代普 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第S01期108-112,共5页

针对防空火炮对随动系统高精度和强鲁棒性的要求,研制了一种自适应滑模控制系统。所设计的自适应控制律可以根据滑模变量误差大小自动地调节滑模控制器增益,有效解决了系统参数未知及外部干扰未知情况下控制增益不易确定的问题。为了解... 针对防空火炮对随动系统高精度和强鲁棒性的要求,研制了一种自适应滑模控制系统。所设计的自适应控制律可以根据滑模变量误差大小自动地调节滑模控制器增益,有效解决了系统参数未知及外部干扰未知情况下控制增益不易确定的问题。为了解决滑模控制中不连续符号函数导致的系统抖动,对符号函数进行了连续化,抑制系统抖动,使系统具有较小误差。随后根据Lyapunov稳定性理论证明了滑模变量在有限时间内到达包含滑模面的边界层以及随动系统跟踪误差的最终一致有界性。最后通过数值仿真说明结果有效。 展开更多

关键词 连续滑模控制 自适应控制 防空火炮 伺服系统

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驱控一体7DOF机械臂位置控制技术研究 被引量：2

15

作者 陈罡 吴菁 +1 位作者 金贵阳 严楠 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第12期1747-1754,共8页

7自由度(7DOF)机械臂的位置控制存在模型不确定性和摩擦力、重力矩等未知外部干扰,为此,开发了一种7DOF机械臂驱控一体式控制器。首先,设计了基于高级精简指令集计算机(ARM)+数字信号处理器(DSP)+现场可编程门阵列(FPGA)架构的7DOF机械... 7自由度(7DOF)机械臂的位置控制存在模型不确定性和摩擦力、重力矩等未知外部干扰,为此,开发了一种7DOF机械臂驱控一体式控制器。首先,设计了基于高级精简指令集计算机(ARM)+数字信号处理器(DSP)+现场可编程门阵列(FPGA)架构的7DOF机械臂驱控一体式控制器方案,确保有足够的计算性能;其次,提出了7DOF机械臂多电机协同控制方法,提高了机械臂位置控制系统的精度和稳定性;然后,设计了基于非线性扰动观测器与快速连续非奇异终端滑膜的复合控制律,用于补偿外界干扰及系统不确定性,同时保证了系统的快速收敛;最后,进行了机械臂关节电机位置控制、速度控制、恒力矩控制、基于非线性扰动观测器的滑模位置控制等实验,对驱控一体式控制方案和复合控制策略的有效性进行了验证。研究结果表明:采用的驱控一体式控制器与多电机位置协同控制方法,能够确保7DOF机械臂关节电机的位置、速度和恒力矩控制稳态误差在1%以内;相比比例积分微分(PID)位置控制,基于非线性扰动观测器的快速连续非奇异终端滑模复合位置控制策略的超调量、响应速度、稳态精度等性能均提高了10%~15%,可以满足机械臂高速高精伺服控制要求。 展开更多

关键词 高级精简指令集计算机 数字信号处理器 现场可编程门阵列 非线性扰动观测器 快速连续非奇异终端滑模控制 一体式控制器

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