弹药自动装填机器人免疫遗传模糊神经滑模控制

提出了一种基于改进免疫遗传算法的弹药自动装填机器人自适应模糊神经滑模控制器(IIGAAFNSMC)。用径向基神经网络来近似等效滑模控制中的不确定参数,通过自适应免疫遗传算法在线调整径向基神经网络非线性隐含层的结构和参数。利用最小二乘法计算线性输出层的权值,自适应模糊系统调节滑模控制的增益,减小了网络逼近误差和外部干扰并消除了传统滑模控制中的抖振问题。仿真结果表明,该方法比传统的神经网络滑模控制器具有更高的逼近精度和速度。     

基于模糊滑模控制的航空EMA调速系统

永磁无刷直流电动机是航空机电作动器(EM A)实现作动控制的关键部件,而电机控制方式的优劣则是决定航空EM A调速系统性能的重要因素。传统的滑模变结构控制策略由于存在抖振现象,对永磁无刷直流电机的控制精度和稳定性不利。针对航空EM A调速控制精度要求高的特点,将模糊控制和滑模控制相结合,把开关函数及其微分作为输入量,通过模糊推理获得滑模控制的控制量,该控制器既保持了常规模糊控制器的优点,又减弱了滑模控制的抖振现象。仿真及实验表明:该控制器稳定性好,对参数变化有很强的鲁棒性,系统响应速度快,具有较高的控制精度。     

基于状态反馈的导弹滚转通道变结构控制

针对导弹滚转通道参数时变性和快速性要求,提出了一种易于实现状态反馈变结构控制器的设计。将系统分为确定部分和不确定部分,然后分别对这两部分进行变结构控制。结果表明,适当的校正规则不仅保证滑模的存在,而且具有对参数扰动和外部扰动的不变性;状态信号的反馈提高了滚转通道的响应能力;伪滑模大大削减了变结构控制的抖动。并通过仿真证明了该方法的正确性和有效性。     

临近空间驻留飞艇模糊变结构姿态控制方法

针对临近空间驻留飞艇姿态运动的非线性、耦合和不确定等特点,提出了一种模糊变结构解耦控制方法。首先,推导了定点模式下飞艇的姿态运动方程,通过选取状态向量和控制向量,将其描述为非线性系统。然后,采用反馈线性化方法将非线性姿态控制系统输入输出解耦为三个通道的线性子系统;利用滑模变结构控制对参数摄动的不变性设计了定点姿态控制系统,并应用Lyapunov理论证明了系统的全局稳定性;为提高控制性能,以变结构控制的滑模面及其变化率为模糊控制器的输入,以趋近律参数为模糊控制器的输出设计了模糊变结构控制器,通过模糊规则在线调整控制律参数。最后,对具有参数不确定的姿态控制系统进行了数值仿真,验证了控制方法的有效性和鲁棒性。     

积分模糊变结构控制的导弹侧向自动驾驶仪设计

针对导弹侧向稳定回路这一参数大范围快时变系统,应用一种积分模糊滑模控制方法来设计自动驾驶仪.通过模糊控制和滑模控制的有机结合,并引入积分环节,使得控制输出得到连续化,避免了变结构控制所固有高频颤振现象,易于工程实现.仿真结果表明,给出的积分模糊变结构控制器,能够抑制弹体模型参数的大范围变化和外界干扰等不确定因素的作用,具有很强的鲁棒性和良好的动态性能.     

引入名义模型的固冲发动机流量反演滑模控制北大核心

为了有效的抑制固冲发动机燃气流量调节伺服系统随机干扰对控制系统的不利影响,设计了一种针对名义模型的反演控制器,固冲发动机流量调节伺服控制系统的不确定部分通过滑模控制器来补偿,将反演控制方法与滑模控制方法相结合,可实现固冲发动机流量调节伺服系统的鲁棒控制。使用Matlab的Simulink对固冲发动机流量调节伺服系统进行建模仿真并与传统PID控制方法进行比较,仿真结果表明基于名义模型的固冲发动机反演滑模控制系统具有较好的给定适应性和抗干扰性,控制效果优于常规PID控制方法,为提高固冲发动机流量调节控制系统的动态性能奠定基础。     

二维修正弹单向滑模姿态控制器抗干扰研究

针对二维弹道修正弹固定舵控制回路易受干扰的问题,提出了一种单向辅助面滑模变结构控制方法,通过对传统滑模进行结构上的改进,增强了滑模控制方法的鲁棒性。可以不借助高阶滑模和边界层滑模的去抖振思想,仅依靠不连续趋近率来保证控制器的无抖振输出,从而实现无抖振的滑模控制。基于该方法设计了二维弹道修正弹姿态控制器,并通过仿真验证了其抗干扰控制性能。     

引入名义模型的固冲发动机流量反演滑模控制

为了有效的抑制固冲发动机燃气流量调节伺服系统随机干扰对控制系统的不利影响,设计了一种针对名义模型的反演控制器,固冲发动机流量调节伺服控制系统的不确定部分通过滑模控制器来补偿,将反演控制方法与滑模控制方法相结合,可实现固冲发动机流量调节伺服系统的鲁棒控制。使用Matlab的Simulink对固冲发动机流量调节伺服系统进行建模仿真并与传统PID控制方法进行比较,仿真结果表明基于名义模型的固冲发动机反演滑模控制系统具有较好的给定适应性和抗干扰性,控制效果优于常规PID控制方法,为提高固冲发动机流量调节控制系统的动态性能奠定基础。     

无刷直流电机的分数阶滑模控制器设计

为了提高无刷直流电机(Brushless DC motor,BLDCM)的抗负载扰动性能和鲁棒性,削弱传统整数阶滑模控制(Sliding model control,SMC)中的抖振现象,针对BLDCM调速系统设计了一种分数阶(Fractional order,FO)滑模控制器。采用分数阶滑模面,同时利用分数阶传递能量缓慢的特性对具有二阶滑模特性的快速幂次趋近律进行改进,有效地削弱了滑模变结构控制带来的系统抖振。仿真结果表明,相比于传统整数阶滑模控制,所提方法可使BLDCM调速系统具有较好的控制性能。     

柔性神经网络滑模主动控制技术

针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映射参数更新学习公式,并将该控制策略应用于双层隔振系统的振动主动控制中。通过单频、多频及随机信号激励进行仿真研究,结果表明:柔性神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性,具有较好的控制效果。     

三关节机器人的神经网络补偿自适应控制器设计

三关节机器人广泛用于工业生产、轮式或履带式排爆机器人,为了补偿由于机器人结构参数、作业环境干扰等不确定性因素造成的机器人动力学模型的不确定性,将机器人动力学模型分解为名义模型和误差模型两部分,其误差模型采用RBF神经网络进行补偿,得到其估计信息,神经网络的输出权值根据Lyapunov稳定性理论采用自适应算法进行调整。所设计的神经网络补偿自适应控制器解决了不确定性机器人动力学系统控制器设计的不确定性问题,同时,通过定义Lyapunov函数,证明了控制器能渐近、稳定地跟踪期望轨迹。机器人的3个关节在控制器的作用下,约在5 s时达到期望轨迹,神经网络约在5 s时逼近机器人动力学模型的误差模型,实验结果表明了机器人关节对期望轨迹具有良好的轨迹跟踪性能。     

改进幂指数趋近律的航空发动机模糊滑模控制

针对滑模变结构控制趋近运动不具有鲁棒性的问题,提出了一种基于改进幂指数趋近律的航空发动机模糊滑模控制策略。采用一种参数模糊自调节的时变滑模面,"主动迎上"系统状态轨迹,而不是被动等待系统状态轨迹落在滑模面上,缩短趋近运动时间,提高控制器的鲁棒性;并提出了一种改进的幂指数趋近律,进一步削弱抖振。仿真结果表明,所设计的控制器取得了令人满意的控制效果,能有效地抑制干扰和参数不确定性的影响,削弱抖振。     

坦克稳定器的神经滑模控制方法

针对坦克稳定器这一类非线性和不确定性的复杂控制对象,提出一种神经滑模控制方法。该方法将滑模控制与神经网络相结合,解决了控制系统跟踪性能和鲁棒性能之间的矛盾。系统中的滑模控制器保证了系统的快速跟踪性能;而神经网络具有很强的自学习功能,通过学习能够保证系统的稳定性,同时可对扰动和参数变化进行有效的抑制补偿,从而在不牺牲系统鲁棒性的同时达到削弱抖振的目的。从理论上证明了滑动平面的稳定性,并且通过仿真验证了该结果。仿真结果表明该设计方法优于经典设计,为实际设计提供了一种可行的新方法。     

基于模型跟踪变结构控制的飞行重构控制律设计

提出一种基于模型跟踪变结构控制的飞行重构控制律的设计方法.利用该方法能实现受控对象对理想模型较高精度的跟踪,使重构飞行控制系统具有较好的控制性能.首先设计了一个比例-积分滑模面以确保消除稳态误差,采用极点配置技术使滑模具有良好的动态品质,其次利用饱和控制技术来减少变结构控制引起的抖振现象,最后以某型飞机纵向飞行控制系统为例进行了相应的数字仿真.结果表明重构系统不仅实现了无抖振模型跟踪,而且还具有较强的鲁棒性.     

起重机吊重摆角的自适应神经网络补偿控制

为了控制起重机吊重摆动幅度在最短时间内衰减到规定范围或平衡点附近,同时考虑到由于外界不确定性因素导致的系统模型的不确定性,设计了自适应径向基函数Radial Basis Function（RBF）神经网络补偿控制器。RBF神经网络对系统模型的未知函数进行辨识,并将辨识信息提供给控制器。实验结果表明：吊重摆角约在5s时跟踪给定幅度的正弦信号,并在参考信号发生突变时,摆角仍在给定的范围内;RBF神经网络约在5s后几乎以零误差辨识未知函数。所设计的控制器对不确定性因素具有较强的鲁棒性,这也验证了控制系统稳定性证明结论。     

带落角约束的再入机动弹头的复合导引律

针对再入机动弹头垂直打击目标的要求,研究了具有末端落角约束的复合导引律.该导引律包括俯冲平面内的制导方程和转弯平面内的制导方程,通过在最优导引律的基础上引入滑模变结构控制,增强导引律的鲁棒性.为了减小控制量的抖振和能量损耗,提出了采用RBF(径向基函数)神经网络自适应调节切换项增益的方案,数学仿真验证了该方案的有效性.仿真结果还表明,与最优导引律相比,复合导引律在外界干扰的影响下仍能保持较高的制导精度.     

基于主动磁轴承飞轮转子的滑模变结构控制研究

针对主动磁轴承飞轮转子系统存在较多不确定因素的问题,设计了滑模变结构控制器,其中采用Lyapunov方法建立滑模面,由比例型到达律确定到达控制器,同时由Lyapunov第二方法证明了闭环系统的渐进稳定性.仿真结果表明,系统的位移和速度能在较短时间内收敛到零,抖振较小,系统动态响应较快,稳定精度较高,对外界干扰和参数变化具有较强的鲁棒性,从而达到了较好的控制效果.     

基于自适应二阶终端滑模的航天器有限时间姿态机动算法

针对航天器有限时间姿态机动问题,提出一种自适应二阶终端滑模控制算法。设计一种终端滑模面,保证系统状态能够在有限时间内沿滑模面收敛到系统原点;为克服系统抖振,设计了二阶终端滑模控制器,并采用参数自适应估计项补偿系统中的外部干扰力矩。基于Lyapunov函数法证明了二阶自适应终端滑模控制器能够保证闭环系统实际有限时间稳定。仿真结果表明,提出的姿态机动算法响应速度快、精度高,能够有效实现对系统抖振和外部干扰的抑制,具有重要的科学意义和工程应用价值。