基于变指幂趋近律和高增益观测器的四旋翼模糊滑模控制

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作者 杨舒博 毛剑琳 +1 位作者 向凤红 徐峰 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期313-322,共10页

针对四旋翼飞行器在未知干扰下跟踪慢、精度低以及模型耦合性强的问题,提出了一种基于变指数幂次趋近律和高增益观测器的模糊滑模控制策略。首先,设计了一种自适应变指数幂次趋近律,通过趋近律中幂次趋近项和指数趋近项的相互作用,使系... 针对四旋翼飞行器在未知干扰下跟踪慢、精度低以及模型耦合性强的问题,提出了一种基于变指数幂次趋近律和高增益观测器的模糊滑模控制策略。首先,设计了一种自适应变指数幂次趋近律,通过趋近律中幂次趋近项和指数趋近项的相互作用,使系统得到较快的趋近时间降低稳态误差;其次,在位置子系统中,采用高增益观测器实现状态估计以抑制耦合;最后,将变论域思想引入自适应模糊控制,在切换控制项设计了一个带有伸缩因子的模糊逼近系数来补偿高增益观测器带来的影响。仿真结果表明,该控制策略能有效削弱抖振,具有较好的动态性能和控制精度;即使在复杂外部干扰的情况下,四旋翼飞行器依然能够迅速按要求进行轨迹跟踪。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 滑模控制 变指数幂次趋近律 高增益观测器 自适应模糊控制 变论域

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改进双幂次指数趋近律的滑模控制设计 被引量：3

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作者 张紫方 史涛 《机床与液压》 北大核心 2024年第1期30-35,共6页

针对目前系统抖振仍影响滑模趋近律在实际中应用,并导致系统收敛速度缓慢、滑模平面趋近至原点时间长等缺陷,提出一种改进的双幂次指数趋近律。改进趋近律中指数项采用分段设计,指数项分段参数将系统分为两部分进行。当状态绝对值小于1... 针对目前系统抖振仍影响滑模趋近律在实际中应用,并导致系统收敛速度缓慢、滑模平面趋近至原点时间长等缺陷,提出一种改进的双幂次指数趋近律。改进趋近律中指数项采用分段设计,指数项分段参数将系统分为两部分进行。当状态绝对值小于1时,系统沿滑模面平滑进入,抖振影响可忽略不计;当状态绝对值大于等于1时,系统的动态响应显著提高,收敛时间缩短,且总时间小于初始状态运动至临界值时间和系统运动至滑模面平衡点的时间之和。在理论上验证了改进后的双幂次指数趋近律能够快速收敛到平衡点且消除了抖振影响,并通过实验验证了该趋近律的有效性。对比多种趋近律,改进的双幂次指数趋近律具有最佳性能且收敛速度最快,并通过实验验证在外界干扰下该趋近律仍可快速收敛于平衡点。 展开更多

关键词 滑模控制 双幂次指数趋近律 变指数项设计 收敛性能

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汽车ABS滑模变结构控制方法的研究 被引量：20

3

作者 毛艳娥 井元伟 +2 位作者 张嗣瀛 周振辉 王艳 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1243-1245,1288,共4页

"边界层"法被认为是一种常用的有效的汽车ABS滑模变结构控制方法。"边界层"法虽然可以削弱系统的抖振,但是它同时也消除了滑模变结构控制的鲁棒性的优点,针对这一缺点提出了采用改进的指数趋近率的滑模变结构控制方... "边界层"法被认为是一种常用的有效的汽车ABS滑模变结构控制方法。"边界层"法虽然可以削弱系统的抖振,但是它同时也消除了滑模变结构控制的鲁棒性的优点,针对这一缺点提出了采用改进的指数趋近率的滑模变结构控制方法,该方法具有抖振小及良好的鲁棒性的优点。对采用该指数趋近率的汽车ABS滑模变结构控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明,该方法在汽车ABS的控制中是有效的。 展开更多

关键词 防抱死制动系统 滑模变结构控制 指数趋近率 抖振

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无刷双馈电机滑模变结构直接转矩控制 被引量：13

4

作者 杨俊华 刘远涛 +2 位作者 谢景凤 刘慧媛 吴捷 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1195-1201,共7页

针对无刷双馈电机直接转矩控制系统磁链和转矩脉动大的问题,引入滑模变结构控制策略.以转矩和磁链两个滑模控制器来代替传统直接转矩控制中的两个滞环控制器,电压矢量开关的输出采用空间电压矢量PWM调制的方法,保证了逆变器开关频率恒定... 针对无刷双馈电机直接转矩控制系统磁链和转矩脉动大的问题,引入滑模变结构控制策略.以转矩和磁链两个滑模控制器来代替传统直接转矩控制中的两个滞环控制器,电压矢量开关的输出采用空间电压矢量PWM调制的方法,保证了逆变器开关频率恒定,应用指数趋近率方法设计滑模控制器,由Lyapunov方法求得相应的滑模变结构控制律,建立了MATLAB/Simulink环境下直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果表明,新型控制方案能有效减小转矩脉动,改善定子磁链和电流波形,同时仍可保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的优点,提高系统的稳定性和鲁棒性. 展开更多

关键词 无刷双馈电机 直接转矩控制 滑模变结构 指数趋近率 转矩脉动

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基于滑模变结构和高增益状态观测器的直流电机位置控制 被引量：7

5

作者 唐文秀 奚文龙 +1 位作者 李志鹏 吴俊英 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期82-88,共7页

针对直流电机位置跟踪控制,提出一种基于高增益状态观测器的直流电机位置滑模控制算法.首先建立直流电机状态空间表达式;然后设计高增益状态观测器,观测直流电机的速度和电流及其导数信号,选取合适的极点保证观测器的准确性和稳定性;最... 针对直流电机位置跟踪控制,提出一种基于高增益状态观测器的直流电机位置滑模控制算法.首先建立直流电机状态空间表达式;然后设计高增益状态观测器,观测直流电机的速度和电流及其导数信号,选取合适的极点保证观测器的准确性和稳定性;最后改进滑模变结构控制算法的指数趋近律,在只采用位置传感器、电流和速度及其导数信号通过状态观测器得到的情况下,实现直流电机的位置跟踪控制,使控制系统具有较好的控制性能且易于硬件实现.对比传统滑模和PID算法,验证了该算法的有效性. 展开更多

关键词 高增益状态观测器 滑模变结构 指数趋近律 位置控制

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基于滑模变结构的感应电动机直接转矩控制 被引量：4

6

作者 韩亚军 杨小强 +1 位作者 祝万平 周洋 《工矿自动化》 北大核心 2012年第8期71-74,共4页

针对感应电动机常规直接转矩控制中存在磁链、转矩脉动大,低速控制不精确等问题,在建立α-β坐标系感应电动机数学模型的基础上,提出了一种基于滑模变结构的新型直接转矩控制方法。该方法利用转速滑模变结构控制器代替常规直接转矩控制... 针对感应电动机常规直接转矩控制中存在磁链、转矩脉动大,低速控制不精确等问题,在建立α-β坐标系感应电动机数学模型的基础上,提出了一种基于滑模变结构的新型直接转矩控制方法。该方法利用转速滑模变结构控制器代替常规直接转矩控制中的PI控制器,可有效减小常规直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,增强了系统的稳定性。仿真结果证明了该方法的正确性。 展开更多

关键词 感应电动机 速度滑模 变结构 直接转矩控制 指数趋近律 PI控制器

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基于∑-Δ调制器的Boost变换器的滑模变结构控制 被引量：3

7

作者 熊远生 俞立 徐建明 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期75-78,共4页

针对常规滑模变结构控制器应用于电流连续型Boost变换器中,存在开关频率不固定等问题,提出了一种基于∑-Δ调制器的滑模变结构控制方法。该方法选定反映控制目的的滑模面后,引入指数趋近律的方法来设计滑模变结构控制器,控制器的输出经... 针对常规滑模变结构控制器应用于电流连续型Boost变换器中,存在开关频率不固定等问题,提出了一种基于∑-Δ调制器的滑模变结构控制方法。该方法选定反映控制目的的滑模面后,引入指数趋近律的方法来设计滑模变结构控制器,控制器的输出经∑-Δ调制后驱动开关管;通过对控制参数的调节,可实现Boost变换器动态性能与稳态性能之间的平衡。仿真结果表明,采用所设计滑模变结构控制器的Boost变换器开关频率固定,启动性能可调,对输入电压扰动及负载大幅度突变具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 ∑-△调制器 滑模变结构控制 电力电子 BOOST变换器 指数趋近律

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改进指数趋近律滑模控制的H桥逆变器的非线性动力学行为研究 被引量：6

8

作者 江伟 吴荣华 袁芳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第9期292-297,共6页

改进指数趋近律的滑模控制具有快速响应、鲁棒性强及自适应性强等特点,在H桥逆变器的控制中有广泛的应用前景。然而,滑模控制是一种非线性控制方式,必然表现出丰富的非线性动力学行为,系统的工作稳定性与电路及控制参数的选取有密切的... 改进指数趋近律的滑模控制具有快速响应、鲁棒性强及自适应性强等特点,在H桥逆变器的控制中有广泛的应用前景。然而,滑模控制是一种非线性控制方式,必然表现出丰富的非线性动力学行为,系统的工作稳定性与电路及控制参数的选取有密切的关联。因此,以改进指数趋近律滑模控制的H桥逆变器为研究对象。分析该系统的工作过程,运用频闪映射理论推导系统的离散模型;采用分岔图观察在不同控制参数k_(1)和k_(2)的作用下系统非线性动力学行为的演化过程,并通过折叠图进行一一验证;利用快变稳定性定理对系统工作稳定性进行理论分析,研究的结论与分岔图及折叠图的分析完全一致;研究表明输入电压E、负载电阻R与电感L等外部电路参数的变化,对系统非线性动力学行为产生重要的影响。因此,研究结论为改进指数趋近律滑模控制H桥逆变器的研发、制造和调试提供可靠的理论依据,具有一定的理论意义和实际工程价值。 展开更多

关键词 H桥逆变器 滑模控制 改进指数趋近律 非线性

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平行单级双倒立摆基于滑模的稳定控制 被引量：8

9

作者 李诚 张明廉 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第3期589-592,共4页

平行单级双倒立摆相对单级倒立摆、二级倒立摆而言是非线性更强、耦合作用更复杂的不稳定欠驱动系统,从而控制难度更大。本文针对俩摆间无弹簧的平行单级双倒立摆设计了滑模变结构控制律,仿真结果显示该控制律对外部干扰和内部参数变化... 平行单级双倒立摆相对单级倒立摆、二级倒立摆而言是非线性更强、耦合作用更复杂的不稳定欠驱动系统,从而控制难度更大。本文针对俩摆间无弹簧的平行单级双倒立摆设计了滑模变结构控制律,仿真结果显示该控制律对外部干扰和内部参数变化都有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 平行单级双倒立摆 变结构控制 指数趋近律 欠驱动系统

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低速摩擦伺服系统的滑模变结构控制研究 被引量：4

10

作者 马娟丽 唐永哲 职晓波 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期77-79,共3页

针对低速摩擦伺服系统,提出采用指数趋近率的滑模控制方法,以保证运动点在有限时间到达平衡点,缩短了趋近时间。并且通过引入饱和函数以削弱抖振。最后运用Matlab/Simulink软件平台仿真,验证了该方法具有良好的跟踪特性和较强的鲁棒性。

关键词 低速摩擦伺服系统 滑模变结构控制 指数趋近律 抖振

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汽车防抱死制动系统滑模变结构控制器设计 被引量：9

11

作者 徐萍 郑艳 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第5期711-714,共4页

一种滑模变结构控制(Variable Structure System with Sliding Mode,VSS)常应用于防抱死制动系统(Antilock Braking System,ABS)中,以满足系统对快速性和鲁棒性的要求。针对传统防抱死滑模变结构控制中采用指数趋近律而产生的抖振问题,... 一种滑模变结构控制(Variable Structure System with Sliding Mode,VSS)常应用于防抱死制动系统(Antilock Braking System,ABS)中,以满足系统对快速性和鲁棒性的要求。针对传统防抱死滑模变结构控制中采用指数趋近律而产生的抖振问题,提出了一种改进的指数趋近律滑模变结构控制器的设计方法,该方法能削弱系统的抖振,并提高制动速度。仿真结果表明了该算法的有效性,这些研究工作对实际工程应用具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 防抱死制动系统 滑模变结构控制 抖振 指数趋近律

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改进指数趋近律的五相永磁同步电机滑模控制 被引量：11

12

作者 姜长泓 张凯皓 +1 位作者 张袅娜 王其铭 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第10期3975-3981,共7页

针对五相永磁同步电机低速运行时,逆变器会输出不连续电流,产生转矩脉动;电机高速运行时,产生大量定子谐波电流,转速跟随能力和转矩平稳性受到影响。为保证五相永磁同步电机在全速域的快速平滑切换,提出了改进指数趋近律的五相永磁同步... 针对五相永磁同步电机低速运行时,逆变器会输出不连续电流,产生转矩脉动;电机高速运行时,产生大量定子谐波电流,转速跟随能力和转矩平稳性受到影响。为保证五相永磁同步电机在全速域的快速平滑切换,提出了改进指数趋近律的五相永磁同步电机滑模控制策略。针对滑模控制中存在的抖振问题,提出改进指数趋近律,并将新型趋近律应用于一种非线性系统;仿真验证结果表明,在稳态时系统转速脉动小,静态误差低,系统反应迅速,响应时间短,提高了系统的鲁棒性,证明了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 五相永磁同步电机 调速系统 滑模控制 改进指数趋近律

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基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略 被引量：8

13

作者 苗敬利 张宇航 秦王毓 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第6期2279-2284,共6页

针对永磁同步电机直接转矩控制系统中存在转速和转子位置观测精度不高、转矩脉动较大等问题,提出一种基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略。设计基于变指数趋近律和锁相环技术相结合的新型滑模观测器,采用变指数趋近律提高反电动... 针对永磁同步电机直接转矩控制系统中存在转速和转子位置观测精度不高、转矩脉动较大等问题,提出一种基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略。设计基于变指数趋近律和锁相环技术相结合的新型滑模观测器,采用变指数趋近律提高反电动势观测精度并证明其稳定性,用连续函数取代符号函数降低抖振,结合锁相环技术提取转速及转子位置信息。基于此,建立电机离散化模型推导出磁链、转矩无差拍控制律,设计无差拍控制器进一步削弱抖振,提高系统控制性能。仿真结果表明:该策略能准确观测转速和转子位置,有效抑制磁链、转矩的脉动,提高系统动态性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 滑模观测器 变指数趋近律 无差拍控制

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基于新型变指数趋近律的智能小车轨迹跟踪 被引量：3

14

作者 李艳 孙蕊 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第35期15114-15122,共9页

针对一种跟踪运动精度低、鲁棒性弱的新型智能滑模小车的轨迹跟踪运动控制问题,提出了基于新型变指数趋近律的小车轨迹跟踪运动控制器的研究方法。该方法在趋近律中加入了变指数幂次项,且能保证趋近律在限时间内稳定运行来限制抖振现象... 针对一种跟踪运动精度低、鲁棒性弱的新型智能滑模小车的轨迹跟踪运动控制问题,提出了基于新型变指数趋近律的小车轨迹跟踪运动控制器的研究方法。该方法在趋近律中加入了变指数幂次项,且能保证趋近律在限时间内稳定运行来限制抖振现象,使小车在趋近阶段中按不同趋近速度做自适应调节。通过对滑模小车的运动学模型进行坐标变换,建立小车轨迹面的跟踪收敛误差模型,接着根据Lyapunov稳定性理论和新型趋近律的跟踪全局有限性和时间收敛误差性建立滑模面,设计跟踪误差控制律。控制小车的线速度和角速度使轨迹跟踪误差迅速趋近到0,来实现其对给定期望轨迹的快速跟踪。最后采用MATLAB仿真软件进行系统控制特性的仿真研究,通过对比双幂次趋近律的滑模控制方法验证实验的有效性。 展开更多

关键词 智能滑模小车 新型变指数趋近律 滑模运动控制 轨迹跟踪

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改进滑模控制双降压式逆变器的动力学特性 被引量：2

15

作者 陶慧 艾朋伟 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期130-136,144,共8页

本文将改进指数趋近律滑模控制引入到双降压式逆变器中,并对其动力学特性进行研究。首先,基于系统的工作原理,建立了系统的离散数学模型;其次,结合多种数值仿真方法描述了随控制参数变化系统由稳定到不稳定状态的演变过程,并得到控制参... 本文将改进指数趋近律滑模控制引入到双降压式逆变器中,并对其动力学特性进行研究。首先,基于系统的工作原理,建立了系统的离散数学模型;其次,结合多种数值仿真方法描述了随控制参数变化系统由稳定到不稳定状态的演变过程,并得到控制参数的稳定工作域;然后,利用分岔图研究了外部参数对系统稳定性的影响;最后,利用快变稳定性定理进行理论分析。本文研究为改进指数趋近律滑模控制双降压式逆变器的设计和调试提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 双降压式全桥逆变器 改进指数趋近律 滑模控制 离散数学模型 分岔图 稳定性分析

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电动舵伺服系统指数趋近律分段滑模控制

16

作者 刘胜 战慧强 张兰勇 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第8期1559-1566,共8页

针对船舶电动舵伺服系统在海浪等复杂不确定扰动环境中的位置控制问题,提出了改进型变增益指数趋近律分段滑模控制策略。由加速段、恒速段和减速趋近段组成的分段滑模控制器,实现了梯形速度分布模式,相比4个滑模面设计方法,降低了滑模... 针对船舶电动舵伺服系统在海浪等复杂不确定扰动环境中的位置控制问题,提出了改进型变增益指数趋近律分段滑模控制策略。由加速段、恒速段和减速趋近段组成的分段滑模控制器,实现了梯形速度分布模式,相比4个滑模面设计方法,降低了滑模面切换频率和系统运算量。采用改进型变增益指数趋近律,不仅实现切换项增益的自适应调整,而且较好平衡了滑模固有抖振和系统鲁棒性之间的矛盾。仿真和试验结果表明,相比经典PID控制和传统单段滑模控制,改进型变增益指数趋近律分段滑模控制在有扰情况下能够保持优越的动静态性能,具有非常好的抗干扰能力。 展开更多

关键词 船舶电动舵伺服系统 位置控制 分段滑模控制 改进型变增益指数趋近律

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一种宽工作范围Boost电路的滑模变结构控制策略研究 被引量：5

17

作者 肖阔 段善旭 +2 位作者 程华 陈昌松 万文超 《电源学报》 CSCD 2017年第5期108-115,共8页

由于Boost变换器自身非线性以及非最小相位的结构特点,传统PI控制器能够保证Boost变换器在所设计的额定工作点附近稳定工作,并取得良好的动态和稳态性能。当Boost变换器的工作状态与额定点发生较大偏差时,其稳定性就无法保证。因此针对B... 由于Boost变换器自身非线性以及非最小相位的结构特点,传统PI控制器能够保证Boost变换器在所设计的额定工作点附近稳定工作,并取得良好的动态和稳态性能。当Boost变换器的工作状态与额定点发生较大偏差时,其稳定性就无法保证。因此针对Boost变换器在偏离额定工作状态下的稳定性以及动态性能不足的问题,提出了一种滑模变结构控制与PI控制器相结合的控制策略。内环为采用电感电流为反馈量的滑模控制器,外环采用以输出电容电压为反馈量的PI控制器,并在滑模控制器中引入指数趋近律改善性能,提高了Boost变换器在宽范围工作下的稳定性和动态性能。基于Boost变换器模型,针对所提出的控制策略进行控制器参数设计,最后通过仿真与实验验证了控制策略的可行性与有效性。 展开更多

关键词 BOOST变换器 滑模变结构控制 指数趋近律 宽范围

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