基于Matlab/Simulink软件的滑模控制仿真实验

以二阶非线性系统为研究对象设计滑模面,采用滑模控制器分别进行平衡控制和轨迹跟踪控制。在滑模控制器的设计中,采用指数趋近律,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。在控制器中,采用饱和函数代替符号函数,对抖振现象进行抑制。采用Matlab/Simulink软件建立了滑模控制仿真实验系统,能够进行平衡控制和轨迹跟踪控制,并对实验结果进行了分析。     

终端滑模控制器设计在永磁同步电动机中的应用

考虑了一类永磁同步电动机的终端滑模控制器设计问题.在控制器设计中利用中继切换控制使系统在给定的当前控制律的作用下运行到某一特定状态（或某一特定区域）后,控制律被切换到有限时间收敛的终端滑模控制器,使得系统在有限时间内达到平衡状态.终端滑模控制器的设计保证了闭环系统所有信号的有界性和平衡点的全局稳定性,以及系统在有限时间内精确地跟踪给定的参考信号.最后,通过一个数值仿真验证了所提算法的正确有效性.     

变结构控制课堂教学中动力系统切换面设计

研究了相变量系统和多输入多输出动力系统切换面的六种设计方法。基于Hurwitz稳定性判据和等效控制、极点配置、最优控制、特征向量任置法,给出了多输入多输出动力系统的切换面设计方法,保证滑模面的稳定,为变结构控制器设计做好铺垫。     

终端滑模控制器设计在永磁同步电动机中的应用

文中考虑了一类永磁同步电动机的终端滑模控制器设计问题.在控制器设计中利用中继切换控制使系统在给定的当前控制律的作用下运行到某一特定状态（或某一特定区域）后,控制律被切换到有限时间收敛的终端滑模控制器,使得系统在有限时间内达到平衡状态.终端滑模控制器的设计保证了闭环系统所有信号的有界性和平衡点的全局稳定性,以及系统在有限时间内精确地跟踪给定的参考信号.最后,通过一个数值仿真验证了所提算法的正确有效性.     

基于滑模变结构控制的Buck型DC/DC变换器实验研究

设计一个滑模变结构控制器以实现变换器良好的输出性能。根据变换器的状态方程,建立系统的数学模型,以指数趋近律作为控制律,得到滑模控制器表达式,采用边界层滑模控制技术减小控制器的抖振,并利用李雅普诺夫函数验证系统的稳定性。Matlab仿真与实验平台实测结果表明,设计的滑模控制器与PID控制器相比具有响应快速、过冲小、鲁棒性强等优点。该实验可加强学生对滑模变结构控制与Buck变换器相关知识的理解,提高学生的实践动手能力以及实验积极性。     

基于串级PID技术与滑模控制的PMSM速度控制系统

永磁同步电机(PMSM)是一个非线性、强耦合系统,如何兼顾PMSM速度控制系统的快速性和稳定性一直备受关注。提出了一种新型的速度控制策略,可称为串级PID技术与滑模切换的混合控制策略,提高了PMSM系统的运行品质。具体地,利用新型串级PID技术取代传统PI调节器,提高系统的响应速度。在此基础上,设计了基于Sigmoid函数的指数趋近率的滑模控制器,在改善滑模趋近速度的同时抑制了滑模变结构的抖振问题。最后,借助于MATLAB仿真,验证了该控制方案,并与传统PI速度控制系统、普通滑模速度控制进行比较。结果表明该方案很好地兼顾了PMSM速度控制系统的快速性和稳定性。     

汽车电子节气门自适应模糊滑模控制器

为了实现汽车电子节气门开度的精确和快速控制,设计了一种基于积分滑模面的模糊滑模控制器。针对节气门强非线性特性,建立了电子节气门系统的数学模型。将切换函数作为输入,利用模糊系统的万能逼近特性,实现对理想控制律的逼近,并基于Lyapunov方法设计自适应律对控制器参数进行实时调节。同时,针对电子节气门阀片角速度无法直接测量设计了扩张状态观测器,实现了节气门开度变化的准确估计。利用dSPACE搭建了电子节气门系统快速控制原型实验平台,仿真和实验结果均表明所设计的控制器对节气门期望开度的跟踪精确,具有较快的响应速度,并有效地削弱了抖振现象,提高了系统的动态性能。     

基于滑模控制的悬臂梁振动控制实验研究

文章首先介绍了滑模面和控制函数的选取,然后用Matlab／Simulink建立基于滑模控制的仿真模型,通过实时仿真系统dSPACE实现仿真模型与实验硬件装置的连接。采用压电陶瓷传感器采集悬臂梁振动位移,控制器输出经压电陶瓷驱动器对悬臂梁进行振动控制,控制目标是获得短的调节时间,并减小滑模控制常有的抖振．实验结果表明,设计的滑模控制器对悬臂梁的振动具有很好的抑制作用．     

轮毂驱动电动汽车差速转向系统仿真分析

为了研究轮毂驱动电动汽车的差速转向系统,基于Acherman-Jeantand转向模型建立了差速转向解析表达式与仿真模型;给出了电机模型并依据其运动学方程设计了等效滑模速度控制器;搭建出包含差速转向模型、等效滑模控制器、电机模型在内的差速转向控制系统。结合实际工况,在MATLAB/Simulink环境中进行轮毂驱动电动汽车差速转向控制系统的仿真试验并与传统PI控制系统进行仿真对比。仿真试验结果表明:文中所建模型是正确的,控制系统是可行的;体现了等效滑模控制对差速转向系统控制响应时间短、超调量小、鲁棒性强等优势。     

一类混沌系统基于观测器的滑模变结构反同步

利用滑动模态控制研究了含有不确定项的混沌系统的反同步问题,用极点配置原理设计的切换函数保证了带有非线性项的滑动模态混沌反同步,用指数滑模到达条件设计混沌反同步控制器,在该控制器作用下,滑动模态不受干扰的影响,系统有很好的鲁棒性和快速跟踪能力;切换函数的参数方便确定,所得结果保守性小.     

基于模糊增益调整的双关节机械手滑模轨迹跟踪控制

为了消除双关节机械手系统中存在的摩擦、外界扰动及负载变化等问题,得到高精度的快速位置跟踪轨迹,可采用保证系统稳定性的滑模控制来实现,但在控制过程中系统会存在抖动问题.为此,引入了自适应模糊系统,实现系统滑模控制中切换增益的自适应逼近,完成控制区间范围内的抑制抖动.仿真结果表明:该方法通过选取控制律和李雅普诺夫函数,证明了系统具有渐进稳定性;并且实现了系统位置及速度等参数的高精度轨迹跟踪控制,又很好抑制了滑模控制中存在的抖动问题,满足了系统高精度的轨迹跟踪控制.     

一类时滞不确定系统的输出滑模控制

研究了一类不确定时滞系统的输出滑模控制器设计问题。在系统状态未知的条件下,利用系统的输出设计滑模切换面,并结合新的趋近率设计系统的到达控制,有效地削弱系统抖振。最后给出一个仿真例子验证了该方法的可行性与有效性。     

模糊滑模控制在永磁同步电机中的应用

本文结合终端滑模控制和模糊控制两种非线性控制方法,提出了一类永磁同步电动机的模糊滑模控制方法.为了实现永磁同步电动机伺服系统快速而准确的位置跟踪控制,在控制器设计中,利用中继切换控制使系统在给定的当前控制律的作用下运行到某一特定状态(或某一特定区域)后,再在滑模控制策略中引入模糊控制算法,进而设计了一种基于模糊滑模控制的非线性电机转速控制器.仿真结果显示,模糊滑模控制较好地解决了抖振问题,有效地实现了电机的转速跟踪,具有良好的动、静态特性和鲁棒性.     

冷连轧机动静张力模糊切换控制器设计

轧机张力系统是一个受外界干扰的线性时变系统,传统的控制方法很难对其进行有效控制.本章首先分析轧机张力系统的结构,并建立其多模型集;其次对轧机张力系统进行多模型切换控制器设计和切换策略的确定,应用模糊判断机制来确定各局部控制器权重,并利用Lyapunov稳定性理论,证明模糊控制系统的稳定性,最后采用Matlab7.0工具以轧机张力为对象进行仿真试验,结果证明其有效性.     

利用双辅助方程法求广义的sinh-Gordon方程的相互作用解

本文利用符号计算系统和两个Jacobi椭圆方程作为辅助方程,获得了广义的sinh-Gordon方程的新相互作用解,这些解包括由反双曲正切函数、Jacobi椭圆函数、双曲函数和三角函数组成.     

电子膨胀阀的滑模变结构控制

针对电子膨胀阀的调节对象-空调制冷系统的工况时变性及非线性等特点,利用滑模变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化及外部干扰有极佳的不敏感性等优点,将滑模变结构控制方法引入电子膨胀阀控制系统中,并进行了滑模变结构控制器的设计与仿真,在仿真时还加入了系统的不确定性.结果表明该控制方案有效,而且系统具有很好鲁棒性.     

非奇异快速终端滑模控制仿真实验

以二阶非线性系统为研究对象,采用非奇异快速终端滑模控制器进行平衡控制。非奇异快速终端滑模控制器能够克服快速终端滑模控制器存在的奇异问题。在控制器设计中,采用指数趋近律,并采用饱和函数代替符号函数来削弱抖振的影响。采用Matlab/Simulink软件建立了仿真实验系统,将快速终端滑模控制理论和实际应用相结合,对快速终端滑模控制的理论学习和工程应用具有一定的参考价值和实际意义。     

不确定混沌系统的滤波反演自适应滑模控制

提出一种基于扩张状态观测器的反演自适应滑模控制方法,通过非线性坐标变换,将标准混沌系统模型变为更适于反演设计策略的严格参数反馈形式。设计线性扩张状态观测器估计系统状态及不确定部分,基于反演策略设计滑模控制律,并设计切换增益的自适应更新律以保证系统跟踪误差快速稳定收敛至零点。为了避免虚拟控制量的解析求导,简化控制器设计过程,虚拟控制量的导数通过一个滤波器获得。最后,将所设计方法与常规反演滑模控制器及PID控制做仿真实验比对,验证了所设计控制器能够改善滑模控制信号的抖振问题,提高了被控系统的动态性能。     

一类非线性系统的滑模控制器设计

对基于输入输出模型的一类非线性系统提出了滑模控制方法 ,解决了一般滑模控制设计需要依赖于系统状态的问题 .通过对系统输入输出模型的分解 ,将控制器的设计分为两部分 ,一部分是由滑模控制器实现 ,另一部分是进行线性反馈控制器的设计 .仿真结果表明了控制方法的有效性     

航天器姿态机动优化容错控制

针对存在未知时变惯量不确定性、外部干扰力矩和执行机构衰退故障的非刚体航天器系统,研究了非刚体航天器自适应优化容错控制问题。首先,为了根据误差变量优化控制增益,设计一种动态增益调整函数实时优化控制增益;然后,基于非线性鲁棒控制方法、动态增益函数调整方法、自适应方法、容错控制理论与参数估计方法,提出一种新颖的自适应优化姿态跟踪容错控制器。所设计的控制器克服了执行器故障、惯量不确定性以及外界干扰的影响,保证航天器姿态及角速度能够跟踪时变的参考轨迹,实现跟踪误差系统最终一致有界稳定;最后,数字仿真结果验证了所提出方法的有效性,而且与已有控制方法相比,该方法具有更高的控制精度和稳定性。