摘要：为提高跷跷板系统在外部干扰下的平衡控制性能,提出一种基于指数收敛干扰观测器与切换增益模糊自适应分层滑模控制相结合的复合控制策略。首先,设计一种指数收敛干扰观测器,对系统受到的外部扰动等不确定因素进行估计补偿,以改善控制器鲁棒性。该观测器不需要状态变量二阶导的信息,可以应对实际工程中难以通过求导的方式获取加速度信号的问题。然后,针对跷跷板这类强耦合欠驱动系统提出一种分层滑模控制算法,并进一步针对滑模控制算法在未知大干扰下切换增益过大的问题,通过模糊规则的设计将切换增益模糊化,以降低系统抖振。最后,仿真和试验结果表明,相较于传统的滑模控制算法,该分层滑模控制算法抗干扰能力更强、切换增益更低。该策略可应用于类跷跷板平衡控制的实际系统。

摘要：结合了反步法和分层滑模控制方案提出了一种轮式移动机器人轨迹跟踪控制算法。首先,针对一类轮式移动机器人系统将其分解成两个子系统,分别设计子系统的控制率。针对第一个子系统,利用分反步法通过构造Lyapunov函数设计系统的控制率。针对第二个子系统,将其进一步分解为两个子系统,利用分层滑模技术设计出最终的控制器。基于反步法和分层滑模控制方案设计的系统控制器,不仅可以保证了闭环系统是渐进稳定的且系统的跟踪误差能够收敛到任意小的邻域内。最后通过一个数值模拟结果表明了所提出控制方法的有效性。

摘要：针对具有性能约束的二阶欠驱动系统的跟踪控制问题,提出了自适应鲁棒滑模控制策略。首先,利用约束转化方程将带有状态性能约束的系统转化成无约束系统,通过引入预设性能方程可以同时保证系统的动态性能和稳态性能满足预设目标;然后,针对转化后的无约束系统设计了自适应分层滑模控制策略,并通过Lyapunov方法严格地证明了控制系统的稳定性并获得了自适应律;最后,通过小车倒立摆对比仿真实验证明了控制器的有效性和优越性。

摘要：针对三维空间中呈现二级摆结构的塔式起重机的防摆与定位控制问题,考虑变幅回转联合运行工况,提出了一种自适应分层滑模控制方案。首先将塔式起重机系统分为定位子系统、一级摆角子系统和二级摆角子系统,设计了分层滑模控制律;然后设计了自适应律,提高了系统对参数的适应性和对外在干扰的抑制性能;最后验证了系统的稳定性并对系统进行了仿真。仿真结果表明,系统在受到瞬时扰动时,自适应律可估算出扰动大小,控制器能快速做出反应,调整控制力/力矩以抵消瞬时扰动,使瞬时扰动不对系统的位置以及吊钩和负载的摆角造成明显影响。该文自适应分层滑模控制器能在一定程度上抑制瞬时扰动造成的吊钩和负载的摆动,具有较好的鲁棒性。

摘要：利用分层滑模控制方法,为带两个控制执行机构的欠驱动刚体航天器的姿态控制系统设计了一种三轴稳定控制器。首先,给出了基于两个推力器的欠驱动航天器的姿态动力学和运动学模型,分析了其模型特点。其次,将子系统的变量进行组合定义成第一层滑模面,利用Filippov等效定理求出等效控制律。然后依次构造出第二层滑模面及第三层滑模面,根据滑模控制原理求出切换控制律,进而得到总的控制量。利用Lyapunov稳定性理论和Barbalat引理及推论证明了各层滑模面的全局渐近稳定性。仿真实验验证了该控制方法的有效性。

摘要：针对倒立摆原理的自平衡系统,提出一种基于幂次函数法的分层滑模变结构控制方法。为解决滑模控制在本质上的不连续开关特性而引起系统抖振的问题,采用了在切换函数中运用幂次函数的非线性特性来设计非线性控制器,同时与传统的分层滑模控制方法进行了仿真对比。仿真结果表明了该方法的有效性,并且控制器超调量小,很好地抑制了抖振现象,被控系统表现出了良好的动态品质。

摘要：文章采用分层滑模控制方法设计了非线性运动控制器,采用各状态变量代替各误差项,给出了滑模面和控制律的设计方法。在切换函数中利用幂次函数的非线性特性来降低抖振。仿真结果表明,该控制器超调量小,且很好地抑制了抖振现象,说明此控制方法有效。

摘要：针对二维定绳长欠驱动桥式起重机系统的定位与防摆问题,提出了一种基于趋近律的滑模控制方法。通过采用分层滑模控制,对起重机的两个子系统分别设计滑模面,并求取等效控制量;之后组合成第二级滑模面,将非线性趋近律引入控制系统并求取切换控制量,最终得到系统控制输入量。通过仿真实验研究,证明了设计的控制方法的可行性与有效性。

摘要：针对两轮自平衡车的平衡控制问题,文章提出一种自适应模糊滑模控制方法。将整个平衡控制系统分为摆角子系统和位移子系统;利用分层滑模控制策略推导出系统总的控制律;针对控制律中存在的系统不确定部分,利用模糊逻辑的万能逼近功能进行估计,并基于Lyapunov方法设计相应的自适应律;考虑到线性滑模面斜率对于系统性能的影响,采用模糊控制方法对其进行调节,进一步改善了控制系统的品质。仿真结果验证了该控制方法的有效性,而且优化后的控制器具有较好的控制效果和鲁棒性。

摘要：针对欠驱动四自由度三维桥式起重机的吊重摆动控制问题,设计了一种分层滑模轨迹跟踪防摆控制器。首先为大、小车和吊重分别选择了一条目标轨迹,然后设计分层滑模控制器来使系统状态跟踪选定的轨迹,在理论上证明了控制系统的渐进稳定性,并进行了仿真验证。仿真结果表明,大小车可快速准确地到达目标位置,且吊重摆角被抑制在很小的范围内,能快速收敛到零。当吊重质量变化、吊绳长度变化或有大的初始摆角时,所设计的控制器仍具良好的控制性能和较强的鲁棒性。