未知负载轮式移动机器人轨迹跟踪控制

针对差分驱动的轮式移动机器人实际运动过程中,因负载未知或不均导致左右轮半径大小不确定情况下,无法对指定参考轨迹进行跟踪的问题,提出了一种新型的自适应反演轨迹跟踪控制策略。基于轮式移动机器人的运动学模型,结合反演方法,根据移动机器人的位姿误差微分方程选择合适的Lyapunov函数,确定正确的控制率和参数自适应率,使跟踪误差收敛,保证系统的稳定性,满足了轨迹跟踪控制要求。通过自适应控制策略对未知负载下车轮的半径进行估计,使移动机器人在车轮形变未知的情况下依旧能够精确跟踪指定的参考轨迹,根据Lyapunov稳定性理论对系统的稳定性进行了证明,利用计算机进行仿真,验证所提出控制策略的正确性。     

AUV纵倾角动态面滑模自适应控制

对于自主水下机器人(AUV)纵倾角跟踪问题,提出一种基于动态面滑模思想的自适应控制方法。首先对自治水下机器人纵倾角运动模型进行简化,其次针对不确定外干扰的情况,设计了自适应规律,对外干扰进行估计,在此基础之上设计了动态面滑模自适应控制器,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性,最后通过给定参数的仿真实验结果可知,所设计的控制器在系统受到不确定外干扰时,表现出良好的鲁棒性。     

基于干扰观测器的高超声速飞行器Terminal滑模控制

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。     

改变系统结构的多环姿态跟踪控制

针对航天器姿态跟踪控制中存在稳态误差和转动惯量摄动未知的问题,给出一种高精度自适应姿态跟踪控制策略。通过扩展姿态动力学系统结构,将姿态角积分项引入姿态控制器中,以消除稳态误差和提升姿态跟踪精度,给出扩展系统的期望轨迹设置方法。给出一种结构更为简化的多环递归跟踪控制策略,结合自适应估计设计了自适应多环递归姿态跟踪控制器。与滑模自适应控制器对比仿真,验证了方法的优越性。     

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。     

水下航行器轴向运动的初始修正自适应反演控制方法

研究水下航行器在复杂水下环境中轴向运动的轨迹跟踪问题,当航行器质量及初始误差均较大时,根据传统自适应反演控制方法设计的控制器需要航行器动力系统提供较大的推力,甚至超过动力系统的最大输出。提出初始修正自适应反演控制方法对此予以改进,该方法将原来对参考信号的跟踪转换为对修正参考信号的跟踪,并采用自适应方法估计航行器的质量和未知扰动等未知参数,可以获得较好的轨迹跟踪性能且不需较大的推力。仿真结果验证了所提初始修正自适应反演控制方法的有效性。     

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。     

非线性干扰观测器的高超声速飞行器鲁棒反演控制

针对高超声速飞行器控制系统设计,提出一种基于干扰观测器的鲁棒反演控制器设计方法。采用反演控制方法分别设计速度和高度控制器。引入滑模微分器设计虚拟控制量的导数求解器,避免了传统反演控制"微分项膨胀"问题。为增强控制器的鲁棒性,设计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。通过数值仿真表明,该控制器能够保证对速度和高度参考输入的稳定跟踪。     

汽车防抱制动系统自适应滑模控制算法的研究和半实物仿真

针对车辆防抱制动系统(ABS)非线性控制模型,在分析零阶切换方式滑模变结构控制算法的基础上,提出了参数自适应的滑模变结构控制算法.该算法将滑模变结构控制、自适应控制与防抱制动系统结合,削弱了滑模控制的"抖动"问题对制动过程带来的影响.随后设计并构建了ABS闭环模拟系统,对算法进行了纯理论仿真和基于硬件平台的半实物仿真.仿真结果表明,自适应滑模控制算法较单纯滑模控制算法在减小制动力矩的颤幅和平缓轮速波动方面均有一定优势.     

非线性干扰观测器的高超声速飞行器自适应反演控制

针对高超声速飞行器参数不确定弹性体模型,提出了一种基于非线性干扰观测器的自适应反演控制器设计方法。将曲线拟合模型表示为严格反馈形式,采用反演方法设计控制器。采用动态面方法获取虚拟控制量的导数,避免了传统反演控制"微分项膨胀"问题。为了增强控制器的鲁棒性,基于二阶跟踪-微分器设计了一种新型非线性干扰观测器,以此对模型不确定项进行自适应估计和补偿。仿真结果表明,控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有强鲁棒性,且能实现对速度和高度参考指令的稳定跟踪。     

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。     

浮球式惯导平台的自适应模糊滑模稳定控制

针对浮球式惯导平台的惯性空间稳定问题,提出了一种基于模糊逻辑的自适应滑模控制方案。该方法利用滑模控制器保证了系统的稳定性和快速性,解决了浮球式惯导平台参数不确定、未建模动态等未知干扰问题;然后,基于滑模控制器的设计问题,利用模糊逻辑和自适应控制律,调节滑模控制器的参数,估计并补偿系统的外界干扰及不确定性等干扰,增强系统对随机不确定性的适应能力,提高控制系统的鲁棒性和控制精度;最后,利用Laypunov方法证明了控制系统的稳定性与收敛性。仿真结果表明,该方法可以有效减低滑模控制控制输入抖振问题,实现浮球式惯导平台的高精度惯性空间稳定,且稳定精度高于 。     

基于AFSMC的某非平衡身管随动控制研究

针对坦克炮控系统的火炮身管精确定位和平衡问题,提出了一种基于自适应模糊滑模变结构(AFSMC)的控制方法。鉴于炮控身管平衡的系统模型中存在某些不确定性的参数,采用自适应模糊系统逼近该参数。通过仿真表明,该控制策略能有效地提高系统的抗干扰能力,较好地解决了滑模变结构控制固有的抖振问题,并大大提高了电液伺服系统的跟踪性能,使系统具有良好的鲁棒性。     

倾斜转弯高超声速飞行器滚动通道的自适应全局积分滑模控制

针对倾斜转弯高超声速飞行器滚动通道控制中初始误差大、系统参数不确定和干扰严重的问题,设计了一种自适应全局积分滑模控制方法.该方法在滑模控制参数中引入了自适应调节律来逼近系统参数摄动和干扰的上界,保证了整个控制过程中的滑模可达性,在此基础上,设计了一种基于全局积分滑模面的自适应滑模控制器,消除了稳态误差,同时大大削弱了系统参数不确定和干扰对系统的动态影响,并使系统在初始阶段就处于滑模态,解决了大的初始误差引起的超调问题.理论分析和仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

基于新型滑模面的机械臂快速轨迹跟踪滑模变结构控制

从滑模变结构控制的趋近运动和滑模运动两个阶段人手,分别对影响其性能的滑模面和趋近律进行了设计．首先,基于线性滑模面和终端滑模面,设计了一种具有较快收敛速度的新型非线性滑模面,以缩短系统在滑模运动阶段的运动时间．同时,根据幂次趋近律提出了一种改进的趋近律设计方法,保证了其趋近运动的速度,并减弱了传统滑模变结构控制所固有的抖振．最后,将该方法用于机械臂的滑模轨迹跟踪控制策略设计,仿真结果表明,该策略保证了机械臂对期望轨迹的快速跟踪,具有较强的鲁棒性,并且验证了控制策略的有效性．     

基于滑模自适应鲁棒控制的四旋翼飞行器轨迹跟踪

针对四旋翼飞行器的稳定性在实际应用环境中会受到不同程度的破坏,不易对其进行高精度轨迹跟踪,提出一种滑模自适应鲁棒控制算法.系统整体采用内外环控制思想,将位置部分作为外环子系统,将姿态部分作为内环子系统,对两部分分别进行控制器的设计;通过运用李雅普诺夫稳定性分析判断控制算法是否能够使系统最终达到渐进稳定;最后进行仿真和实验研究,通过仿真和实验结果证明了此算法的有效性和优越性.     

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。     

班组遥控武器站模糊自适应滑模位置控制器设计

针对班组遥控武器站位置伺服系统发射冲击力矩大、负载变化范围广和伺服精度要求高等特点,提出了一种模糊调节的位置伺服系统滑模控制策略。该策略选用了一种新型的带有积分的滑模面,模糊调节部分采用单输入双输出的结构,应用模糊规则调节新型快速终端滑模型趋近速率来削弱滑模抖振。分别进行了常值负载干扰、系统参数摄动、时变负载干扰和跟踪误差仿真实验。仿真实验表明,该控制策略的稳定性和伺服跟踪性很好,对参数摄动和负载干扰的鲁棒性很强。     

基于干扰观测的制导控制一体化反演滑模研究

针对导弹末段制导问题,为了提高制导精度,基于非线性干扰观测器(NDO)和自适应反演滑模控制,设计了制导控制一体化(IGC)控制器。建立俯仰平面一体化模型,将存在的模型误差,参数摄动等看成未知干扰。利用NDO对干扰进行估计和补偿。采用动态面法,引入一阶低通滤波器,避免了传统反演设计中微分爆炸问题。利用Lyapunov稳定性理论,证明了系统的稳定性。最后通过仿真验证了所设计IGC算法的有效性。     

基于干扰观测器的高超飞行器反演多滑模控制

针对高超声速飞行器匹配/非匹配不确定性控制问题,建立了高超声速飞行器纵向运动三角标准型模型。引入非线性干扰观测器,结合反演控制解决非匹配不确定性控制问题的优势,设计了一种基于反演控制的飞行器多滑模控制器。该方法首先利用非线性干扰观测器的逼近特性对系统受到的干扰进行观测,在每一步反演设计中引入滑模控制设计反演多滑模控制器,从而实现系统对控制指令的输出跟踪。仿真结果表明该方法能够较准确地进行干扰观测,保证了系统的稳定性和鲁棒性,具有良好的控制性能。