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Adaptive Predefined-Time Attitude Tracking Control for Quadrotor Using a Novel Terminal Sliding Mode Approach
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作者 Tianshuo Ge Tengshuo Dong +1 位作者 Baihai Zhang Fenxi Yao 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2024年第6期530-546,共17页
This paper proposes an adaptive predefined-time terminal sliding mode control(APTSMC)scheme for attitude tracking control of a quadrotor.To create this,an adaptive predefined-time stability controller based on a termi... This paper proposes an adaptive predefined-time terminal sliding mode control(APTSMC)scheme for attitude tracking control of a quadrotor.To create this,an adaptive predefined-time stability controller based on a terminal sliding mode is constructed.The upper bound of convergence time in the proposed scheme can be adjusted by the explicit parameters during the design process of the controller.In addition,it is proved that the attitude tracking error will converge within two periods of the preset time.These two periods are set between two ranges:From the initial values to the sliding mode surface and from the sliding mode surface to the region near the origin.Furthermore,an adaptive law is adopted to eliminate unknown external disturbances and the effects of the uncertainties in the quadrotor model,so it is unnecessary to require the prior knowledge of the upper bound of the perturbations.Simulation results are produced and comparative case studies are carried out to demonstrate that the proposed scheme has faster convergence speed and smaller tracking errors. 展开更多
关键词 predefined-time QUADROTOR attitude tracking control adaptive terminal sliding mode
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Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control Based on Nonlinear Disturbance Observer for a Quadrotor 被引量:1
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作者 ZHAO Jing WANG Peng +2 位作者 SUN Yanfei XU Fengyu XIE Fei 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2022年第2期219-230,共12页
Given external disturbances and system uncertainties,a nonsingular fast terminal sliding mode control(NFTSMC)method integrated a nonlinear disturbance observer(NDO)is put forward for quadrotor aircraft.First,a NDO is ... Given external disturbances and system uncertainties,a nonsingular fast terminal sliding mode control(NFTSMC)method integrated a nonlinear disturbance observer(NDO)is put forward for quadrotor aircraft.First,a NDO is proposed to estimate the actual values of uncertainties and disturbances.Second,the NFTSM controller based on the reaching law is designed for the attitude subsystem(inner loop),and the control strategy can ensure Euler angles’fast convergence and stability of the attitude subsystem.Moreover,the NFTSMC strategy combined with backstepping is proposed for the position subsystem(outer loop),which can ensure subsystem tracking performance.Finally,comparative simulations show the trajectory tracking performance of the proposed method is superior to that of the traditional sliding mode control(SMC)and the SM integral backstepping control under uncertainties and disturbances. 展开更多
关键词 quadrotor aircraft nonlinear disturbance observer(NDO) nonsingular fast terminal sliding mode control(NFTSMC) disturbances
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Terminal Sliding Mode Fuzzy Control Based on Multiple Sliding Surfaces for Nonlinear Ship Autopilot Systems 被引量:2
3
作者 袁雷 吴汉松 《Journal of Marine Science and Application》 2010年第4期425-430,共6页
A terminal sliding mode fuzzy control based on multiple sliding surfaces was proposed for ship course tracking steering, which takes account of rudder characteristics and parameter uncertainty. In order to solve the p... A terminal sliding mode fuzzy control based on multiple sliding surfaces was proposed for ship course tracking steering, which takes account of rudder characteristics and parameter uncertainty. In order to solve the problem, the controller was designed by employing the universal approximation property of fuzzy logic system, the advantage of Nussbaum function, and using multiple sliding mode control algorithm based on the recursive technique. In the last step of designing, a nonsingular terminal sliding mode was utilized to drive the last state of the system to converge in a finite period of time, and high-order sliding mode control law was designed to eliminate the chattering and make the system robust. The simulation results showed that the controller designed here could track a desired course fast and accurately. It also exhibited strong robustness peculiarly to system, and had better adaptive ability than traditional PID control algorithms. 展开更多
关键词 ship course control unmatched uncertainty multiple sliding mode control nonsingular terminal sliding mode control ROBUSTNESS
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Integrated guidance and control of guided projectile with multiple constraints based on fuzzy adaptive and dynamic surface 被引量:6
4
作者 Shang Jiang Fu-qing Tian +1 位作者 Shi-yan Sun Wei-ge Liang 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第6期1130-1141,共12页
Based on fuzzy adaptive and dynamic surface(FADS),an integrated guidance and control(IGC)approach was proposed for large caliber naval gun guided projectile,which was robust to target maneuver,canard dynamic character... Based on fuzzy adaptive and dynamic surface(FADS),an integrated guidance and control(IGC)approach was proposed for large caliber naval gun guided projectile,which was robust to target maneuver,canard dynamic characteristics,and multiple constraints,such as impact angle,limited measurement of line of sight(LOS)angle rate and nonlinear saturation of canard deflection.Initially,a strict feedback cascade model of IGC in longitudinal plane was established,and extended state observer(ESO)was designed to estimate LOS angle rate and uncertain disturbances with unknown boundary inside and outside of system,including aerodynamic parameters perturbation,target maneuver and model errors.Secondly,aiming at zeroing LOS angle tracking error and LOS angle rate in finite time,a nonsingular terminal sliding mode(NTSM)was designed with adaptive exponential reaching law.Furthermore,combining with dynamic surface,which prevented the complex differential of virtual control laws,the fuzzy adaptive systems were designed to approximate observation errors of uncertain disturbances and to reduce chatter of control law.Finally,the adaptive Nussbaum gain function was introduced to compensate nonlinear saturation of canard deflection.The LOS angle tracking error and LOS angle rate were convergent in finite time and whole system states were uniform ultimately bounded,rigorously proven by Lyapunov stability theory.Hardware-in-the-loop simulation(HILS)and digital simulation experiments both showed FADS provided guided projectile with good guidance performance while striking targets with different maneuvering forms. 展开更多
关键词 Integrated guidance and control Multiple constraints Fuzzy adaptive Dynamic surface nonsingular terminal sliding mode Extended state observer
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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
5
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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高超声速飞行器的干扰补偿Terminal滑模控制 被引量:9
6
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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统一混沌系统的指数型超曲面terminal滑模同步控制 被引量:7
7
作者 雷军委 王越 顾文锦 《海军航空工程学院学报》 2007年第3期308-312,共5页
讨论了一类统一混沌系统的指数型超曲面terminal滑模控制同步问题,并且针对初始状态离原点的不同,设计了3种超曲面,使得在系统初始状态远离平衡点和接近平衡点的情况下,均能较快地实现同步,从而弥补了接近平衡点收敛速度慢的不足.而且... 讨论了一类统一混沌系统的指数型超曲面terminal滑模控制同步问题,并且针对初始状态离原点的不同,设计了3种超曲面,使得在系统初始状态远离平衡点和接近平衡点的情况下,均能较快地实现同步,从而弥补了接近平衡点收敛速度慢的不足.而且由于指数自适应环节的引入,使得滑模面的形式得到统一与简化,收敛性能得到进一步优化.最后仿真结果表明了该方案的有效性. 展开更多
关键词 统一混沌 滑模 有限时间快速收敛 同步控制 自适应
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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
8
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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航天器固定时间姿态饱和控制
9
作者 肖超 郭永 +3 位作者 邸富强 王力浩 李爱军 王长青 《宇航学报》 北大核心 2025年第1期141-149,共9页
针对面临未知外部扰动与执行器饱和约束的航天器姿态控制系统,提出了一种鲁棒自适应抗饱和固定时间控制策略,解决了航天器在外部扰动与执行器饱和约束下的姿态跟踪控制问题。首先,基于齐次性理论,设计了一种可在固定时间内收敛到零的非... 针对面临未知外部扰动与执行器饱和约束的航天器姿态控制系统,提出了一种鲁棒自适应抗饱和固定时间控制策略,解决了航天器在外部扰动与执行器饱和约束下的姿态跟踪控制问题。首先,基于齐次性理论,设计了一种可在固定时间内收敛到零的非奇异全阶终端滑模面。然后,结合所提出的滑模面与自适应控制,设计了一种鲁棒自适应抗饱和控制器,可确保航天器系统状态在固定时间内完成对期望指令的跟踪。最后,通过理论分析和数值仿真验证了所提出控制策略的有效性,其可为外部扰动与执行器饱和约束下航天器的姿态跟踪提供高精度控制方法。 展开更多
关键词 航天器姿态控制 执行器饱和 固定时间控制 终端滑模控制 自适应控制
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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
10
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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机械臂非奇异快速终端滑模迭代学习轨迹跟踪控制研究
11
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
12
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ANFTSM方法的分布式电驱动汽车操纵稳定性控制
13
作者 郭莉蕊 魏佳帅 +1 位作者 陈克 王楷焱 《沈阳理工大学学报》 2025年第3期90-96,共7页
为提高分布式电驱动汽车的操纵稳定性,依据车辆动力学特点,设计基于直接横摆力矩控制的分层控制系统。提出一种自适应非奇异快速终端滑模(adaptive nonsingular fast terminal sliding mode,ANFTSM)控制器作为上层控制器,计算车辆所需... 为提高分布式电驱动汽车的操纵稳定性,依据车辆动力学特点,设计基于直接横摆力矩控制的分层控制系统。提出一种自适应非奇异快速终端滑模(adaptive nonsingular fast terminal sliding mode,ANFTSM)控制器作为上层控制器,计算车辆所需的附加横摆力矩;采用二次规划优化算法设计最优力矩分配控制器作为下层控制器,将附加横摆力矩以最优的方式分配给4个车轮的轮毂电机,并根据车辆转向状态确定轮毂电机输出的转矩;引入自适应机制调整滑模面的参数,使系统能够在不确定性和扰动的影响下保持稳定。仿真实验结果表明,本文提出的控制系统可降低整车的横摆角速度和质心侧偏角波动,在车辆操纵稳定性方面具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 分布式电驱动 操纵稳定性 自适应非奇异快速终端滑模控制 转矩分配
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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
14
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 变结构控制律
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基于自适应终端趋近律和滑模扰动观测器的SPMSM控制
15
作者 张会林 顾玉 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第1期125-134,共10页
为了提高表贴式永磁同步电机(SPMSM)速度控制器的性能,提出一种自适应终端滑模趋近律(ATSMRL)与扩张滑模扰动观测器(ESMDO)相结合的控制策略。首先,分析传统指数滑模趋近律(CESMRL)在抖振和收敛速度之间存在的矛盾,通过引入终端吸引因... 为了提高表贴式永磁同步电机(SPMSM)速度控制器的性能,提出一种自适应终端滑模趋近律(ATSMRL)与扩张滑模扰动观测器(ESMDO)相结合的控制策略。首先,分析传统指数滑模趋近律(CESMRL)在抖振和收敛速度之间存在的矛盾,通过引入终端吸引因子和系统状态的指数增益,使新的趋近律中不含有切换函数;其次,经理论和测试分析,证明了ATSMRL收敛时间比CESMRL短且抖振更小;为了进一步补偿SPMSM驱动系统中的扰动,设计了ESMDO以实时将观测到的扰动值及时前馈至速度控制器中,利用Lyapunov证明了ATSMRL和ESMDO的稳定性。通过仿真和实验,在电机启动、加载和卸载三个阶段对所提方法进行了有效性验证,结果表明:与CESMRL和ATSMRL相比,所提方法不仅实现了速度无超调、收敛时间最快,而且降低了电机的抖振、增强了系统的抗干扰性能。 展开更多
关键词 表贴式永磁同步电机 滑模控制 自适应终端趋近律 扩张滑模扰动观测器 抖振
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Carrier Landing Robust Control Based on Longitudinal Decoupling 被引量:1
16
作者 Wu Wenhai Wang Jie +2 位作者 Liu Jintao Zhang Yuanyuan An Gaofeng 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2017年第6期609-616,共8页
We studied carrier landing robust control based on longitudinal decoupling.Firstly,due to the relative strong coupling between the tangential and the normal directions,the height and the velocity channels were decoupl... We studied carrier landing robust control based on longitudinal decoupling.Firstly,due to the relative strong coupling between the tangential and the normal directions,the height and the velocity channels were decoupled by using the exact linearization method,so that controllers for the two channels could be designed seperately.In the height control,recursive dynamic surface was used to accelerate the convergence of the height control and eliminate″the explosion of complexity″.The radial basis function(RBF)neural network was designed by using the minimum learning parameter method to compensate the uncertainty.A kind of surface with nonsingular fast terminal sliding mode and its reaching law were developed to ensure finite time convergence and to avoid singularity.The controller for the velocity was designed by using super-twisting second-order sliding mode control.The stability of the proposed system was validated by Lyapunov method.The results showed that the Levant′s robust differential observer was improved and used for the observation of the required higher order differential of signals in the controller.The response of aircraft carrier landing under the complex disturbance is simulated and the results verified the approach. 展开更多
关键词 carrier landing recursive dynamic surfacel second-order sliding mode nonsingular fast terminal slid- ing mode
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无人机舵面故障高阶滑模重构观测器设计及主动容错控制
17
作者 刘勇求 刘晓峰 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期170-176,共7页
针对无人机舵面损伤故障容错问题,提出了基于二阶非奇异终端滑模重构观测器及主动容错设计方法。在分析舵面正常偏转运动学和动力学特性基础上,构建了无人机典型舵面故障非线性特性模型。提出无人机舵面故障的高阶滑模重构滑模观测器设... 针对无人机舵面损伤故障容错问题,提出了基于二阶非奇异终端滑模重构观测器及主动容错设计方法。在分析舵面正常偏转运动学和动力学特性基础上,构建了无人机典型舵面故障非线性特性模型。提出无人机舵面故障的高阶滑模重构滑模观测器设计方案;引入线性变换降维简化观测器设计程式;将终端滑模和非奇异终端滑模结合起来,实现滑模运动有限时间快速收敛;综合自适应律、线性矩阵不等式设计观测器系数矩阵,确保状态估计偏差有界稳定。提出集状态与故障重构于一体的主动容错控制方案,并通过仿真算例检验所提方案的有效性。 展开更多
关键词 舵面故障 二阶非奇异终端滑模 无人机 主动容错 观测器
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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
18
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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基于扰动观测器的主动悬架切换控制算法研究
19
作者 陈潇凯 陈丰 +2 位作者 刘向 刘宏宇 王笑宇 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1744-1754,共11页
悬架控制需要实现乘坐舒适性和操纵稳定性之间的良好折中,此外还需要考虑系统的不确定性,是一项复杂的任务。本文以兼顾悬架的动力学性能指标、算法鲁棒性与成本因素为出发点,提出了一种基于扰动观测器的次优-非奇异终端滑模切换控制算... 悬架控制需要实现乘坐舒适性和操纵稳定性之间的良好折中,此外还需要考虑系统的不确定性,是一项复杂的任务。本文以兼顾悬架的动力学性能指标、算法鲁棒性与成本因素为出发点,提出了一种基于扰动观测器的次优-非奇异终端滑模切换控制算法(DOB-SNTSM)。首先,以簧载质量加速度信息为输入,通过卡尔曼滤波器设计,实现了悬架动挠度和簧载质量速度的有效估计。然后,针对悬架系统中的不确定项估计,设计了一种扰动观测器,并将扰动估计值作为前馈补偿。接下来,以滑模面函数为依据,提出了一种次优-非奇异终端滑模切换控制算法,并与扰动观测器的前馈补偿相结合,共同构成一种新的主动悬架控制策略。最后,分别进行了凸包路面和平稳随机路面下的仿真和台架试验验证,结果表明,扰动观测器的引入能显著提升悬架的乘坐舒适性指标,相比经典的天棚控制、理想状态LQR方法、不带有扰动观测器的SNTSM算法,新算法不仅很好地实现各项悬架性能指标的均衡,而且能够仅利用簧载质量加速度信息就可以达到接近理想状态LQR的控制效果,同时,控制器切换方案可以显著提升算法鲁棒性。 展开更多
关键词 主动悬架 扰动观测器 切换控制 次优控制 非奇异终端滑模控制 卡尔曼滤波
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故障检测与重构下基于AFTSMO的ROV三维航迹跟踪控制
20
作者 唐军 钱明炎 +1 位作者 陈善颖 谢彬 《船海工程》 北大核心 2024年第4期87-93,共7页
针对传统的滑模观测器在缆控水下机器人(ROV)系统状态估计与故障重构过程中存在渐近收敛、无法及时准确重构故障信号的问题,提出一种基于自适应快速终端滑模观测器(adaptive fast terminal sliding mode observer)的故障检测和控制优化... 针对传统的滑模观测器在缆控水下机器人(ROV)系统状态估计与故障重构过程中存在渐近收敛、无法及时准确重构故障信号的问题,提出一种基于自适应快速终端滑模观测器(adaptive fast terminal sliding mode observer)的故障检测和控制优化方法。建立带有推进器故障、未知外界干扰和模型参数不确定性等复合干扰的ROV系统故障模型;设计具有自适应特性的快速终端滑模控制器,保证所有的状态估计误差在有限时间内收敛;通过等效输出误差注入法对推进器引起的故障进行估计重构。采用Lyapunov稳定性理论验证控制系统的稳定性,仿真结果表明,所设计的故障检测方法能够快速检测和重构故障,保证ROV系统较高的跟踪精度,并通过实验验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 水下机器人 RBF神经网络 快速终端滑模面 有限时间控制 故障重构
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