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基于快速模糊干扰观测器的UASV再入Terminal滑模控制 被引量:14
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作者 黄国勇 姜长生 王玉惠 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期292-297,304,共7页
针对无人空天飞行器再入大气层过程中气动参数变化剧烈、控制精度要求高的特点,设计了基于快速模糊干扰观测器的Terminal滑模控制方案。通过改进传统模糊干扰观测器的学习律,提出一种快速模糊干扰观测器,增强了其在线逼近干扰及系统不... 针对无人空天飞行器再入大气层过程中气动参数变化剧烈、控制精度要求高的特点,设计了基于快速模糊干扰观测器的Terminal滑模控制方案。通过改进传统模糊干扰观测器的学习律,提出一种快速模糊干扰观测器,增强了其在线逼近干扰及系统不确定的能力。Terminal滑模的有限时间收敛特性提高了系统跟踪速度,同时采用快速模糊干扰观测器消除全部扰动的影响,从而保证了飞行品质。最后,仿真结果表明了快速模糊干扰观测器的优越性及闭环控制方案的有效性。 展开更多
关键词 无人空天飞行器再入 气动参数不确定 快速模糊干扰观测器 terminal滑模控制 有限时间收敛
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具有外部扰动的空间刚性机械臂姿态与末端爪手协调运动的Terminal滑模控制算法设计 被引量:10
2
作者 郭益深 陈力 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第5期525-532,共8页
讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基空间刚性机械臂,载体姿态与末端爪手协调运动的控制算法设计问题.结合系统动量守恒关系及Lagrange方法,建立了漂浮基空间刚性机械臂完全能控形式的系统动力学方程及运动Jacobi... 讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基空间刚性机械臂,载体姿态与末端爪手协调运动的控制算法设计问题.结合系统动量守恒关系及Lagrange方法,建立了漂浮基空间刚性机械臂完全能控形式的系统动力学方程及运动Jacobi关系,并将其转化为状态空间形式的系统控制方程.以此为基础,根据Terminal滑模控制技术,给出了系统相关Terminal滑模面的数学表达式,在此基础上提出了具有外部扰动情况下漂浮基空间刚性机械臂载体姿态与末端爪手协调运动的Terminal滑模控制方案.提出的控制方案不但确保了闭环系统滑模阶段的存在性,同时通过Terminal滑模函数的适当选取,还保证了输出误差在有限时间内的收敛性.此外,由于确保了无论何种情况下系统初始状态均在Terminal滑模面上,从而消除了其它滑模控制方法常有的到达阶段,使得闭环系统具有全局鲁棒性和稳定性.平面两杆空间刚性机械臂的系统数值仿真,证实了方法的有效性. 展开更多
关键词 漂浮基空间刚性机械臂 外部扰动 terminal滑模 协调运动 terminal滑模控制
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磁悬浮飞轮转子系统的快速Terminal滑模控制 被引量:5
3
作者 刘刚 李彩凤 《航天控制》 CSCD 北大核心 2008年第3期92-96,共5页
针对磁悬浮飞轮(MSFW)高精度控制的要求,提出了磁悬浮飞轮转子的快速Terminal滑模控制(FTSMC)以实现其鲁棒控制。建立了MSFW动力学方程,对MSFW受控自由度引入交叉反馈设计实现了各自由度解耦,分析并选取了三阶非线性微分跟踪器得到所需... 针对磁悬浮飞轮(MSFW)高精度控制的要求,提出了磁悬浮飞轮转子的快速Terminal滑模控制(FTSMC)以实现其鲁棒控制。建立了MSFW动力学方程,对MSFW受控自由度引入交叉反馈设计实现了各自由度解耦,分析并选取了三阶非线性微分跟踪器得到所需的微分信号,设计了快速Terminal滑模控制器,并利用Lyapunov函数证明了该控制系统的稳定性。仿真结果表明,与采用普通滑模控制相比,该控制系统具有状态响应快、系统状态在设定时间内迅速收敛以及抖振小等特点。 展开更多
关键词 快速terminal滑模控制 磁悬浮飞轮 鲁棒控制 滑动模态
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漂浮基柔性空间机械臂姿态与关节协调运动的Terminal滑模控制 被引量:5
4
作者 郭益深 陈力 《动力学与控制学报》 2009年第2期158-163,共6页
讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的控制问题。基于假想模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基柔性空间机械臂系统的动力学方程,并将其转化为系统控制... 讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的控制问题。基于假想模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基柔性空间机械臂系统的动力学方程,并将其转化为系统控制状态方程。以此为基础,根据Terminal滑模控制技术,给出了系统相关Terminal滑模面的数学表达式,在此基础上提出了具有外部扰动情况下漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的Terminal滑模控制方案。提出的控制方案不但确保了闭环系统滑模阶段的存在性,同时通过Terminal滑模函数的适当选取,还保证了输出误差在有限时间内的收敛性。此外,由于确保了无论何种情况下系统初始状态均在Terminal滑模面上,从而消除了其它滑模控制方法常有的到达阶段,使得闭环系统具有全局鲁棒和稳定性。一个平面两杆漂浮基柔性空间机械臂的系统数值仿真,证实了方法的有效性。 展开更多
关键词 漂浮基柔性空间机械臂 外部扰动 terminal滑模 协调运动 terminal滑模控制
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喷浆机器人大臂的非奇异Terminal滑模控制与数值仿真 被引量:1
5
作者 王晓宁 王益红 +1 位作者 刘纪敏 刘春晖 《煤矿机械》 北大核心 2008年第6期54-57,共4页
给出RPJ-X型喷浆机器人大臂的动力学方程,在此基础上设计其非奇异Terminal滑模控制,主要包括该控制系统的状态响应、阶跃响应以及正弦位置跟踪。数值仿真表明,整个系统反应快速、灵敏,而且抗干扰能力显著提高。
关键词 喷浆机器人 非奇异terminal滑模控制 状态响应 位置跟踪
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UUV航迹跟踪的双闭环Terminal滑模控制 被引量:8
6
作者 严浙平 段海璞 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2015年第4期112-117,142,共7页
针对模型参数不确定及存在外界海流扰动情况下全驱型无人水下航行器(UUV)的航迹跟踪问题,提出了一种双闭环Terminal滑模控制方法。首先,为了防止UUV位置和姿态跟踪控制出现超调量过大的问题,在外环中引入位置和姿态负反馈,设计了UUV的... 针对模型参数不确定及存在外界海流扰动情况下全驱型无人水下航行器(UUV)的航迹跟踪问题,提出了一种双闭环Terminal滑模控制方法。首先,为了防止UUV位置和姿态跟踪控制出现超调量过大的问题,在外环中引入位置和姿态负反馈,设计了UUV的参考速度作为镇定UUV位置和姿态跟踪误差的虚拟控制律。然后,在内环中将虚拟控制律作为跟踪目标。考虑到传统滑模控制会出现"抖振"现象,采用Terminal滑模控制方法,在消除"抖振"的同时,使滑模面上的速度跟踪误差在有限时间内收敛到稳态。最后,运用Lyapunov稳定性理论证明了该双闭环Terminal滑模控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制方法能够实现UUV对空间航迹的精确跟踪。 展开更多
关键词 无人水下航行器 双闭环控制 非奇异terminal滑模控制 LYAPUNOV稳定性 空间航迹
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漂浮基柔性两杆空间机械臂的全局鲁棒Terminal滑模控制 被引量:2
7
作者 于潇雁 陈力 《载人航天》 CSCD 2016年第4期512-519,共8页
讨论了载体位置、姿态均不受控并具有有界外部扰动的飘浮基柔性两杆空间机械臂振动不主动抑制的全局鲁棒Terminal滑模控制。首先选择合理的联体坐标系,利用拉格朗日方程并结合动量守恒原理得到系统的动力学方程。根据Terminal滑模控制技... 讨论了载体位置、姿态均不受控并具有有界外部扰动的飘浮基柔性两杆空间机械臂振动不主动抑制的全局鲁棒Terminal滑模控制。首先选择合理的联体坐标系,利用拉格朗日方程并结合动量守恒原理得到系统的动力学方程。根据Terminal滑模控制技术,给出了系统的Terminal滑模面,进而提出了系统的Terminal滑模运动控制算法。然后分析了该Terminal滑模控制器控制下系统中的两柔性杆的振动,并对两柔性杆的振动进行了数值仿真。该Terminal滑模控制律消除了惯常滑模控制的到达阶段,从而具有全局鲁棒性与稳定性;同时还保证了输出误差在任意指定有限时间内收敛到零。系统的数值仿真表明该Terminal滑模控制器能够使机械臂关节轨迹快速而稳定地追踪上期望运动轨迹,而系统中两柔性杆件始终存在比较大的柔性振动。该控制方案的显著优点为不需要测量、反馈载体的位置、移动速度、移动加速度,减少了系统的设计、制造、发射、维护费用,提高了系统的可靠性。 展开更多
关键词 飘浮基柔性两杆空间机械臂 terminal滑模控制 全局鲁棒 振动分析 外部扰动
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十字梁实验系统的Terminal滑模控制 被引量:1
8
作者 于红芸 顾文锦 王海玲 《海军航空工程学院学报》 2004年第1期149-151,共3页
在介绍Terminal滑模控制器的设计思想的基础上,设计了十字梁实验系统的Termainal滑模控制器.微喷十字梁实验系统是一个高阶非线性系统,也是一个典型的多输入多输出系统.Termainal滑模控制保证了输出跟踪误差在有限时间内收敛到零,使系... 在介绍Terminal滑模控制器的设计思想的基础上,设计了十字梁实验系统的Termainal滑模控制器.微喷十字梁实验系统是一个高阶非线性系统,也是一个典型的多输入多输出系统.Termainal滑模控制保证了输出跟踪误差在有限时间内收敛到零,使系统的动态性能优于普通滑模中的性能.仿真结果表明,使用Terminal滑模控制器控制十字梁实验系统是可行的. 展开更多
关键词 十字梁 terminal滑模控制 变结构控制 有限时间收敛
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一类二阶非线性不确定系统的非奇异Terminal滑模控制 被引量:1
9
作者 刘国栋 姚丽萍 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期143-146,共4页
在分析传统的Terminal滑模控制的基础上,发现系统状态虽然能在有限时间到达滑动模态,并在有限时间内收敛到平衡点,但传统的Terminal滑模控制律容易使系统出现奇异问题.为了克服Terminal滑模控制的奇异问题,针对一类二阶非线性不确定系... 在分析传统的Terminal滑模控制的基础上,发现系统状态虽然能在有限时间到达滑动模态,并在有限时间内收敛到平衡点,但传统的Terminal滑模控制律容易使系统出现奇异问题.为了克服Terminal滑模控制的奇异问题,针对一类二阶非线性不确定系统提出了非奇异Terminal滑模切换函数,并证明了采用非奇异Terminal滑模控制律,不仅避免了系统出现奇异问题,而且能保证系统状态在有限时间内到达滑动模态并收敛到平衡点.最后通过实例比较2种滑模控制方法,仿真结果验证了非奇异Terminal滑模控制的有效性. 展开更多
关键词 terminal滑模控制 奇异 非线性系统
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二阶Terminal滑模控制规律及其Windup效应的研究
10
作者 于红芸 鲍永平 顾文锦 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S8期689-692,共4页
文中提出的二阶Terminal滑模变结构控制方法有效消除传统滑模变结构产生的抖振,该方法既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振。同时,考虑了带有积分项的二阶Terminal滑模控制在控制受限的情况下的Windu... 文中提出的二阶Terminal滑模变结构控制方法有效消除传统滑模变结构产生的抖振,该方法既具有传统滑模变结构的特点,又能有效地消除传统滑模变结构所产生的抖振。同时,考虑了带有积分项的二阶Terminal滑模控制在控制受限的情况下的Windup效应。将一种Anti-Windup补偿器应用于该控制系统。将此方法用在非线性的多输入多输出微喷十字梁试验系统,仿真结果表明,该方法确实有效地消除了抖振,而且鲁棒性也很强。 展开更多
关键词 十字梁 二阶terminal滑模控制 变结构 抖振削弱 Windup效应
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RPJ-X型喷浆机器人大臂的动态Terminal滑模控制
11
作者 王晓宁 王永忠 王益红 《煤矿机械》 北大核心 2009年第10期49-51,共3页
RPJ-X型喷浆机器人的大臂为闭合四连杆机构,首先给出它的动力学方程,在此基础上设计其动态Terminal滑模控制,主要包括切换函数的设计、动态滑模控制律的设计。数值仿真主要包括该控制系统的正弦位置跟踪以及阶跃响应。仿真表明,整个系... RPJ-X型喷浆机器人的大臂为闭合四连杆机构,首先给出它的动力学方程,在此基础上设计其动态Terminal滑模控制,主要包括切换函数的设计、动态滑模控制律的设计。数值仿真主要包括该控制系统的正弦位置跟踪以及阶跃响应。仿真表明,整个系统反应快速、灵敏,可以削弱抖振现象,而且其抗干扰能力显著提高。 展开更多
关键词 喷浆机器人 动态terminal滑模控制 位置跟踪 阶跃响应
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高超声速飞行器Terminal滑模控制系统设计 被引量:7
12
作者 王鹏 刘鲁华 吴杰 《航天控制》 CSCD 北大核心 2012年第5期9-14,20,共7页
针对高超声速飞行器模型的强非线性、快时变、强耦合和强不确定性,提出了基于动态逆和Terminal滑模控制的制导/姿控一体化设计方法。该方法将动态逆控制的非线性解耦能力与Terminal滑模控制的强鲁棒性有机结合,实现了模型的反馈线性化... 针对高超声速飞行器模型的强非线性、快时变、强耦合和强不确定性,提出了基于动态逆和Terminal滑模控制的制导/姿控一体化设计方法。该方法将动态逆控制的非线性解耦能力与Terminal滑模控制的强鲁棒性有机结合,实现了模型的反馈线性化和多通道解耦,保证高超声速飞行器在存在参数不确定性和外界干扰的条件下实现稳定飞行。仿真结果表明该控制方法对高超声速飞行器是可行的。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 纵向模型 动态逆控制 terminal滑模 一体化设计 鲁棒性
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基于扰动观测器的制冷机组非奇异terminal滑模控制
13
作者 刘君健 吴爱国 董娜 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1393-1402,共10页
针对压缩制冷机组的温度控制问题,在分析机组机理的基础上,基于现有实验平台,采用改进的分区集中参数法,结合机理建模与实验辨识,提出制冷机组合理简化后的模型,并通过仿真与实验曲线对比,验证模型的准确性;设计蒸发器子系统的扰动观测... 针对压缩制冷机组的温度控制问题,在分析机组机理的基础上,基于现有实验平台,采用改进的分区集中参数法,结合机理建模与实验辨识,提出制冷机组合理简化后的模型,并通过仿真与实验曲线对比,验证模型的准确性;设计蒸发器子系统的扰动观测器,证明扰动估计误差的有界性,并将扰动及其导数的估计值引入滑模面设计中;提出一种非奇异terminal滑模面,将二阶滑模与terminal滑模相结合,设计控制率,最后与传统滑模法进行仿真对比。研究结果表明:提出的控制方法对扰动具有良好的动态性能,同时消除了抖振。 展开更多
关键词 制冷机组 扰动观测器 非奇异terminal滑模控制
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高超声速飞行器的干扰补偿Terminal滑模控制 被引量:9
14
作者 曾宪法 王小虎 +1 位作者 张晶 申功璋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1454-1458,共5页
研究了一种基于干扰补偿Terminal滑模的高超声速飞行器姿态控制方法.针对传统Terminal滑模控制存在的奇异问题,提出了一种简单的改进型Terminal滑模面,通过在平衡点附近从非线性滑模面切换至高增益线性滑模面,避免了控制奇异问题,同时... 研究了一种基于干扰补偿Terminal滑模的高超声速飞行器姿态控制方法.针对传统Terminal滑模控制存在的奇异问题,提出了一种简单的改进型Terminal滑模面,通过在平衡点附近从非线性滑模面切换至高增益线性滑模面,避免了控制奇异问题,同时保持了较高的收敛速度,并对改进Terminal滑模控制在干扰作用下的误差收敛特性进行了理论分析.为进一步提高控制的鲁棒性和控制精度,设计了扩张状态观测器对干扰进行估计和补偿.进行了六自由度数学仿真验证,仿真结果表明:该方法可有效提高控制系统的控制性能和鲁棒性. 展开更多
关键词 姿态控制 终端滑模 扩张状态观测器 干扰估计 自适应控制
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一类非线性系统的非奇异Terminal滑模控制
15
作者 姚丽萍 刘国栋 《江南大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第5期556-559,共4页
针对一类二阶非线性系统提出新的Terminal滑模控制面以克服传统的Terminal滑模控制的奇异问题,同时确保系统从任何初始状态在有限时间内收敛至平衡点;进一步考虑系统参数摄动和外界扰动等不确定性因素上界的未知性,用Lyapunov稳定性方... 针对一类二阶非线性系统提出新的Terminal滑模控制面以克服传统的Terminal滑模控制的奇异问题,同时确保系统从任何初始状态在有限时间内收敛至平衡点;进一步考虑系统参数摄动和外界扰动等不确定性因素上界的未知性,用Lyapunov稳定性方法给出了一个带有未知性上界参数估计的自适应非奇异Terminal滑模控制的控制. 展开更多
关键词 terminal滑模控制 非线性系统 LYAPUNOV稳定性
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基于干扰观测器的高超声速飞行器Terminal滑模控制 被引量:2
16
作者 王洁 王鹏飞 +1 位作者 罗畅 谭诗利 《现代防御技术》 北大核心 2017年第1期55-61,共7页
针对高超声速飞行器控制系统纵向平面轨迹跟踪问题,提出了一种基于干扰观测器的终端(Terminal)滑模控制器设计方法。将结构的弹性振动视为刚体动力学系统中的不确定因素,采用Terminal滑模控制方法设计速度和高度控制器。为增强控制器的... 针对高超声速飞行器控制系统纵向平面轨迹跟踪问题,提出了一种基于干扰观测器的终端(Terminal)滑模控制器设计方法。将结构的弹性振动视为刚体动力学系统中的不确定因素,采用Terminal滑模控制方法设计速度和高度控制器。为增强控制器的鲁棒性,设计了一种非线性干扰观测器对模型不确定项进行自适应估计和补偿。仿真实验表明,该控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有鲁棒性,能够实现对速度和高度参考输入的稳定跟踪。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 终端滑模控制 干扰观测器 滑模微分器 反演控制 不确定性
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基于复杂干扰估计的高速NSV鲁棒自适应模糊Terminal滑模控制 被引量:1
17
作者 张军 姜长生 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1896-1901,共6页
针对近空间飞行器大包络高动态飞行运动特性,建立了包含复杂干扰的有效动力学系统用以描述运动过程,对系统中由于飞行物理环境产生的复杂干扰,设计了有效估计的非线性干扰观测器,有效保证了观测误差的收敛性能,采用模糊系统逼近由气动... 针对近空间飞行器大包络高动态飞行运动特性,建立了包含复杂干扰的有效动力学系统用以描述运动过程,对系统中由于飞行物理环境产生的复杂干扰,设计了有效估计的非线性干扰观测器,有效保证了观测误差的收敛性能,采用模糊系统逼近由气动、结构变化产生的系统与增益函数不确定项,基于此设计了飞行控制系统的鲁棒自适应模糊Terminal滑模控制方案,利用Lyapunov稳定性原理证明了闭环系统的鲁棒稳定性,控制器有效抑制了不确定项与复杂干扰对系统的影响,实现了NSV复杂环境下高速运动的鲁棒自适应自主控制,仿真研究证明了控制方法的正确性与有效性。 展开更多
关键词 近空间飞行器 高动态 复杂干扰 鲁棒自适应 模糊terminal滑模
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不确定多变量线性系统的快速收敛Terminal滑模控制 被引量:3
18
作者 徐世许 马建敏 《上海航天》 2011年第2期7-11,62,共6页
针对一类不确定多变量线性系统,提出一种对数型快速Terminal滑模变结构控制方案,设计了对数型非线性Terminal滑模超曲面及其相应的变结构控制律。研究结果表明:系统状态在有限时间内收敛至Terminal滑模面上,随后系统保持在滑模面上并在... 针对一类不确定多变量线性系统,提出一种对数型快速Terminal滑模变结构控制方案,设计了对数型非线性Terminal滑模超曲面及其相应的变结构控制律。研究结果表明:系统状态在有限时间内收敛至Terminal滑模面上,随后系统保持在滑模面上并在有限时间内收敛到平衡点。与普通快速Terminal滑模相比,在滑模面上能以更短的时间到达平衡点。仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 不确定多变量线性系统 对数型快速terminal滑模 有限时间收敛 变结构控制
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高超声速飞行器积分型Terminal滑模控制设计 被引量:2
19
作者 刘艺宁 郭建国 +1 位作者 周军 王国庆 《电光与控制》 北大核心 2014年第12期67-70,共4页
针对高超声飞行器模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,基于高超声速飞行器俯仰通道控制系统,提出一种新的Terminal滑模姿态控制方法。通过引入一阶滤波器,结合反演法,克服原来幂次形式引起的最终控制奇异问题;并通过设计的干扰... 针对高超声飞行器模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,基于高超声速飞行器俯仰通道控制系统,提出一种新的Terminal滑模姿态控制方法。通过引入一阶滤波器,结合反演法,克服原来幂次形式引起的最终控制奇异问题;并通过设计的干扰观测器实时观测未知干扰,补偿控制器性能,应用Lyapunov稳定性理论严格证明了系统的稳定性,从而保证Terminal滑模控制器能有效提高系统动态特性。在气动参数标称与拉偏的情形下进行高超声速飞行器数字仿真,仿真结果说明干扰观测器能快速跟踪干扰,且所设计的Terminal滑模控制可以满足飞行器高精度的控制要求。 展开更多
关键词 terminal 滑模变结构控制 干扰观测器 姿态控制 李亚普诺夫方法
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基于二阶动态Terminal滑模的近空间飞行器控制 被引量:11
20
作者 蒲明 吴庆宪 +1 位作者 姜长生 张军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1056-1062,共7页
针对近空间飞行器飞行速度极高,气动参数变化剧烈,外界扰动大,控制精度要求高等特点,设计了基于二阶动态Terminal滑模的控制方案。Terminal滑模能在有限时间内收敛的特性加快了系统跟踪速度;二阶动态滑模的引入,使得滑模面及其部分阶导... 针对近空间飞行器飞行速度极高,气动参数变化剧烈,外界扰动大,控制精度要求高等特点,设计了基于二阶动态Terminal滑模的控制方案。Terminal滑模能在有限时间内收敛的特性加快了系统跟踪速度;二阶动态滑模的引入,使得滑模面及其部分阶导数为零,并且得到在时间本质上连续的控制器,有效克服了传统滑模的抖振问题。最后,仿真结果表明了二阶动态滑模去除抖振的优越性和整体控制方案的有效性。 展开更多
关键词 近空间飞行器 二阶动态terminal滑模控制 有限时间收敛 克服抖振
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