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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 被引量：4
1
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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基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机超局部模型非奇异快速终端滑模控制
2
作者 李思言 梁庭福 +1 位作者 李鑫帅 毛汉领 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期293-301,共9页
针对永磁同步电机因外部干扰、电机参数未知、参数摄动等未知因素影响难以实现高性能控制的问题,提出了一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机超局部模型非奇异快速终端滑模复合控制方法。建立了忽略电机具体参数的超局部模型,基于此... 针对永磁同步电机因外部干扰、电机参数未知、参数摄动等未知因素影响难以实现高性能控制的问题,提出了一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机超局部模型非奇异快速终端滑模复合控制方法。建立了忽略电机具体参数的超局部模型,基于此构建一种非奇异快速终端滑模面,并引入新型自适应趋近律,实现削弱抖振并加速收敛。通过超螺旋滑模观测器实时更新超局部模型并优化控制效果。仿真结果表明,该复合控制方法相较于现有控制方法,转速响应更快,响应时间为0.0076 s;受外部干扰时转速波动最小且恢复稳态更快,转速波动为29.496 r/min,恢复稳态时间为0.004 s;受电机参数摄动影响时可快速恢复原定工作状态,具有良好的动态性能、抗干扰能力与稳态控制精度。 展开更多
关键词 永磁同步电机 超局部模型 非奇异快速终端滑模控制 超螺旋滑模观测器 滑模控制
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基于层次非奇异终端和超螺旋滑模扰动观测器的永磁同步电机滑模控制
3
作者 梁庭福 李鑫帅 +1 位作者 王鹏康 毛汉领 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第2期196-203,共8页
针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)在运行过程中比例积分(proportional integral, PI)控制会因参数时变和外部扰动导致控制性能下降严重,传统线性滑模控制(sliding mode control, SMC)收敛速度慢、存在抖振... 针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)在运行过程中比例积分(proportional integral, PI)控制会因参数时变和外部扰动导致控制性能下降严重,传统线性滑模控制(sliding mode control, SMC)收敛速度慢、存在抖振等问题,设计了层次非奇异终端滑模控制器(hierarchical non-singular terminal sliding mode control, HNSTSMC),以线性比例积分微分(proportional integral differential, PID)滑模面作为内环、快速非奇异终端滑模面为外环构建层次滑模面,采用改进型趋近律,保证速度跟踪误差全局快速收敛;为了进一步提高层次非奇异终端滑模控制器的抗干扰能力与减小抖振,利用超螺旋滑模扰动观测器(super-twisting sliding mode disturbance observer, STSMDO)对控制器中存在的未知量在线辨识并进行前馈补偿。通过Matlab/simulink仿真对PI控制、传统滑模控制、层次非奇异终端滑模控制、基于改进型负载转矩观测器的非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC+LTOB)和HNSTSMC+STSMDO复合滑模控制进行对比分析,结果表明HNSTSMC+STSMDO复合控制在电机空载情况下,额定转速响应无超调、调节时间为0.013 s,突加2 N·m负载情况下,最大速度波动为130 r/min,恢复时间为0.004 5 s,带载切换到0.5倍额定转速,调节时间为0.127 s,永磁同步电机动态性能好、抗干扰能力强。 展开更多
关键词 永磁同步电机 层次非奇异终端滑模控制 超螺旋滑模扰动观测器 滑模控制
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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：3
4
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
5
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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基于复合全局非奇异快速终端滑模的四旋翼无人机轨迹跟踪控制
6
作者 陈城 刘云平 +2 位作者 张永宏 孙元鑫 徐梁 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第10期1050-1060,共11页
为提升四旋翼无人机在多源干扰情况下的轨迹跟踪精度和快速性,提出了一种复合全局非奇异快速终端滑模控制方法。首先,充分考虑四旋翼无人机位置和姿态回路特性,将其划分为4个独立通道使其转为级联通道。其次,采用扩张状态观测器对集总干... 为提升四旋翼无人机在多源干扰情况下的轨迹跟踪精度和快速性,提出了一种复合全局非奇异快速终端滑模控制方法。首先,充分考虑四旋翼无人机位置和姿态回路特性,将其划分为4个独立通道使其转为级联通道。其次,采用扩张状态观测器对集总干扰(各通道中的耦合项和外部干扰)和状态信息进行估计,基于估计的信息设计复合全局非奇异快速终端滑模控制,并采用饱和函数代替符号函数以保证控制量的连续性。最后,仿真结果表明,所提方法相比较于传统的PID、自抗扰控制及非奇异快速终端滑模控制方案分别提高了76.3%、62.7%及74.4%,验证了所提控制方案具有更高的轨迹跟踪精度和抗干扰性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 轨迹跟踪 扩张状态观测器 非奇异快速终端滑模 抗干扰
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基于非奇异快速终端滑模的磁控胶囊内窥镜姿态控制
7
作者 何熊熊 龚明睿 欧县华 《高技术通讯》 北大核心 2025年第9期951-959,共9页
针对磁控胶囊内窥镜姿态角度跟踪控制中存在的建模误差和外部扰动等不确定信息的问题,本文研究了一种带有扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制方法。首先,综合考虑磁控胶囊内窥镜的系统结构,建立了简化的胶囊内窥镜动力学模型;其次... 针对磁控胶囊内窥镜姿态角度跟踪控制中存在的建模误差和外部扰动等不确定信息的问题,本文研究了一种带有扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制方法。首先,综合考虑磁控胶囊内窥镜的系统结构,建立了简化的胶囊内窥镜动力学模型;其次,将控制过程中的不确定信息视为集总干扰,利用扩张状态观测器对其进行估计;然后,基于估计信息和改进的滑模控制算法,选取带有变系数的双幂次趋近律,构造非奇异快速终端滑模控制器;最后,构建Lyapunov函数证明胶囊内窥镜系统的闭环稳定性,并进行对比仿真实验。实验结果表明,本文所设计的控制器能有效提高系统的抗干扰能力和姿态角度追踪精度。 展开更多
关键词 磁控胶囊内窥镜 非奇异快速终端滑模 扩张状态观测器 姿态控制 闭环稳定性
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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
8
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
9
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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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 被引量：1
10
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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主动磁悬浮轴承非奇异快速终端滑模转子位置控制 被引量：1
11
作者 巩磊 何派 +1 位作者 石勇 祝长生 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第4期976-985,共10页
针对主动磁悬浮轴承转子位置控制中系统响应速度慢、抗干扰能力弱等问题,本文提出将非奇异快速终端滑模函数与改进超螺旋趋近律相结合的位置控制方法,以获得快速、精确的动态响应控制效果.由于系统内扰和外扰的存在,需要对滑模趋近律增... 针对主动磁悬浮轴承转子位置控制中系统响应速度慢、抗干扰能力弱等问题,本文提出将非奇异快速终端滑模函数与改进超螺旋趋近律相结合的位置控制方法,以获得快速、精确的动态响应控制效果.由于系统内扰和外扰的存在,需要对滑模趋近律增加常值切换增益以保证系统的强鲁棒性,但会使得系统抖振进一步变大,本文通过采用非线性扩张状态观测器对干扰进行实时观测并动态补偿,折衷了抖振与抗干扰性之间的矛盾;通过李雅普诺夫稳定性理论证明了所提方法的稳定性,并对提出的控制方法进行仿真与实验验证.研究结果表明:与传统的滑模控制器相比,所设计的控制器具有更快的响应速度和更强的抖振抑制能力,转子达到目标位置的时间缩短了56.4%,系统动态性能得到改善;控制电流的平均值减小了68.5%,系统抑制抖振的能力增强,即算法具有较强的鲁棒性. 展开更多
关键词 主动磁悬浮轴承 非奇异快速终端 位置控制 扩张状态观测器
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多关节机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制 被引量：1
12
作者 朱梦念 王亚刚 《控制工程》 北大核心 2025年第3期571-576,共6页
针对二阶非线性多关节机械臂系统模型存在的不确定性和未知干扰问题,以及终端滑模控制中容易出现的奇异问题,首先,提出改进的非奇异快速终端滑模面,并进行了有限时间收敛的证明。然后,针对实际系统中不确定项边界无法轻易获取的问题,在... 针对二阶非线性多关节机械臂系统模型存在的不确定性和未知干扰问题,以及终端滑模控制中容易出现的奇异问题,首先,提出改进的非奇异快速终端滑模面,并进行了有限时间收敛的证明。然后,针对实际系统中不确定项边界无法轻易获取的问题,在改进滑模面中加入自适应算法估计不确定性项的边界。最后,通过仿真验证了自适应非奇异快速终端滑模控制器能够使系统稳定地收敛到平衡点,并经过对比验证了所提控制器的轨迹跟踪能力明显优于其他控制器。 展开更多
关键词 非奇异快速终端滑模控制 自适应估计 非线性系统 系统不确定项边界
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基于扩张状态观测器的稳定平台非奇异终端滑模控制 被引量：11
13
作者 周向阳 李玲玲 赵立波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期161-169,共9页
针对多源扰动对航空遥感惯性稳定平台稳定精度影响,提出一种基于扩张状态观测器的稳定平台非奇异终端滑模控制复合控制策略,对多源扰动进行抑制,提高稳定平台指向精度,实现高精度成像。首先采用非奇异终端滑模控制,将多源扰动视为总和干... 针对多源扰动对航空遥感惯性稳定平台稳定精度影响,提出一种基于扩张状态观测器的稳定平台非奇异终端滑模控制复合控制策略,对多源扰动进行抑制,提高稳定平台指向精度,实现高精度成像。首先采用非奇异终端滑模控制,将多源扰动视为总和干扰,设计非奇异终端滑模控制面和控制律,实现对多源扰动的有效抑制;针对滑模控制存在的抖振问题,采用扩张状态观测器对扰动进行观测,将观测到的状态量及总和干扰作为校正依据,对非奇异终端滑模控制律进行校正,实现控制律的优化,从而实时抑制抖振扰动;最后,对方法的有效性进行仿真分析及实验验证。结果表明,提出的复合控制方法扰动抑制能力明显,可有效提高惯性稳定平台稳定性和指向精度。 展开更多
关键词 惯性稳定平台 非奇异终端滑模 扩张状态观测器 抖振 扰动抑制
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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
14
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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基于自适应干扰观测器的永磁球形电机连续非奇异终端滑模控制 被引量：4
15
作者 王群京 刘中阳 +1 位作者 李国丽 文彦 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期66-78,共13页
针对新型永磁球形电机的轨迹跟踪问题,提出一种基于自适应干扰观测器的连续非奇异终端滑模控制策略。首先,通过拉格朗日第二方程构建了永磁球形电机在复合干扰下的动力学模型,根据线性叠加原理建立了永磁球形电机完整的转矩模型。然后,... 针对新型永磁球形电机的轨迹跟踪问题,提出一种基于自适应干扰观测器的连续非奇异终端滑模控制策略。首先,通过拉格朗日第二方程构建了永磁球形电机在复合干扰下的动力学模型,根据线性叠加原理建立了永磁球形电机完整的转矩模型。然后,为降低复合干扰对永磁球形电机跟踪控制的影响,提出改进的自适应干扰观测器,估计永磁球形电机的外部扰动、摩擦力矩、动力学模型误差和转矩模型误差等在内的未知复合干扰。此外,基于永磁球形电机的名义动力学模型,提出连续非奇异终端滑模控制算法。最后,通过Lyapunov方法证明了该闭环控制系统的稳定性,分析了跟踪误差的收敛性。通过仿真对比和实验结果验证了所提出控制策略的有效性和精确性。 展开更多
关键词 永磁球形电机 动力学模型 转矩模型 自适应干扰观测器 连续非奇异终端滑模 轨迹跟踪
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基于模糊干扰观测器的精密直驱系统滑模位置控制
16
作者 李东博 李旭 +1 位作者 刘海波 王永青 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第2期108-115,128,共9页
为了实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在精密直驱系统中的高性能位置控制,针对其控制精度易受系统参数摄动和外部扰动等因素影响的问题,提出了一种基于模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observe... 为了实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在精密直驱系统中的高性能位置控制,针对其控制精度易受系统参数摄动和外部扰动等因素影响的问题,提出了一种基于模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observer,FDO)的非奇异快速终端滑模控制(nonsingular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)复合策略。首先,建立了考虑系统集总扰动的PMLSM动力学模型,同时为提高伺服系统鲁棒性能同时削弱抖振现象,引入模糊干扰观测器观测系统集总扰动;然后,设计了非奇异快速终端滑模面,能够保证系统跟踪误差在有限时间内快速收敛至零,并将观测器估计值动态补偿至控制器中;最后,通过精密直驱系统仿真与试验证明所提方法能够有效提高控制系统的响应速度、跟踪精度与鲁棒性,同时削弱抖振现象。 展开更多
关键词 精密直驱系统 永磁同步直线电机 位置控制 非奇异快速终端滑模 模糊干扰观测器
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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
17
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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基于扰动观测器和新型非奇异快速终端的PMSM滑模控制 被引量：16
18
作者 陈瑛 刘军 姚仲安 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第3期84-87,共4页
针对永磁同步电机矢量控制系统中传统的PI控制存在超调量大,鲁棒性差等缺点,在速度环采用了一种新型非奇异快速终端控制算法的同时引入一种高增益扩张观测器实时观测系统的负载扰动并补偿。相比于传统的非奇异快速终端算法则不需要微分... 针对永磁同步电机矢量控制系统中传统的PI控制存在超调量大,鲁棒性差等缺点,在速度环采用了一种新型非奇异快速终端控制算法的同时引入一种高增益扩张观测器实时观测系统的负载扰动并补偿。相比于传统的非奇异快速终端算法则不需要微分状态且可调参数更少。为进一步改善系统的动态响应性能,再在电流环引入一种无差拍电流预测控制。仿真结果表明,所提控制方法可有效改善系统鲁棒性差且滑模抖阵过大的问题。 展开更多
关键词 永磁同步电机 非奇异终端滑模 扩张观测器 无差拍 预测控制
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未知干扰下机械臂的非奇异快速终端滑模控制
19
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
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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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