摘要：针对采用压电智能材料作为敏感器和作动器的挠性航天器姿态机动控制问题,提出一种复合控制策略.首先,基于挠性航天器的非线性动力学模型,采用自适应滑模控制技术设计了姿态机动控制器.其次,为了抑制挠性模态的振动,针对各低阶振动模态设计了正位置反馈(PPF)补偿器的反馈增益.仿真结果表明,该方法在保证挠性航天器完成姿态机动任务的同时,能有效抑制挠性附件的振动.

摘要：针对一类欠驱动系统的稳定控制问题,提出了一种解耦滑模控制器的设计方法.首先将整个系统分成2个子系统,分别设计2个子系统的滑动面.然后利用其中一个子系统滑动面的反正切函数来构造一个中间变量,将该变量引入到另一个子系统的滑动面中,进而构造出整个系统的滑动面.最后利用等效控制法求取系统在该滑动面上的等效控制量,并采用李雅普诺夫稳定性定理设计系统的切换控制量,从而获得系统最终的控制输入量.该方法解决了传统解耦滑模控制方法中存在的控制系统稳定性无法保证的问题,并可简化解耦滑模控制器的设计.从理论上分析了系统各个滑动面的渐近稳定性,并且通过桥式吊车系统的仿真实验验证了该方法的有效性.

摘要：针对一类非确定性时变系统实施滑模控制 ,该系统在状态矩阵和控制输入矩阵中都包含不满足匹配条件的不确定项 .给出了能使系统鲁棒镇定的切换面设计方法和相应的控制律的形式 .同时 ,也给出了系统渐近稳定的充分条件 .设计过程中的代数黎卡提方程和线性矩阵不等式形式简单 ,易于求解 .仿真结果证明了理论的正确性 .

摘要：文中以三端口柔性多状态开关(soft open point,SOP)为研究对象,建立考虑参数摄动的SOP数学模型,并基于虚拟控制技术,提出一种全阶滑模控制方法以增强系统的抗干扰能力。母线电压控制系统由母线电压与电流两个反馈回路构成,其控制器均采用全阶滑模(full-order sliding-mode,FOSM)控制方法设计以增强系统的动态性能和对参数摄动的鲁棒性。基于虚拟控制技术设计的外环控制器能完全补偿由参数摄动引起的非匹配不确定性干扰,设计的积分型控制律完全消除了滑模抖振,保证电流给定信号完全平滑。有功功率与无功功率控制器设计均采用全阶终端滑模(full-order terminal sliding mode,FOTSM),保证目标功率精确跟踪的同时,减小了输出功率脉动。最后,在MATLAB/Simulink中搭建三端口SOP的仿真模型,仿真结果验证了在SOP系统参数摄动情况下所提控制算法的有效性和优越性。

摘要：针对风浪流等外界环境干扰下欠驱动水面船的区域保持控制问题,本文提出了一种基于对称障碍李雅普诺夫函数的鲁棒滑模控制策略使其严格满足区域保持边界限制。首先利用反步法将欠驱动船区域保持控制器的设计分解为运动学回路和动力学回路;其次在运动学回路中设计期望速度并将其视为虚拟输入,在动力学回路中利用鲁棒滑模方法实现对参考速度的跟踪控制;再次根据位置状态约束条件引入对称障碍李雅普诺夫函数进行控制器设计,实现位置状态变量约束保证欠驱动船始终保持在规定区域内,不超出约束边界;此外,采用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的半全局渐近稳定性,并且使跟踪误差收敛到规定的邻域内;最后对有无外界环境干扰下的欠驱动水面船进行仿真对比实验,仿真比较结果验证了所提控制律的有效性和鲁棒性。

摘要：研究在多策略网络攻击下切换系统的滑模控制问题.在传感器向控制器传输信息的通道中,系统遭受到多策略的虚假数据注入(false data injection, FDI)攻击.与传统的FDI攻击不同,多策略FDI攻击会根据攻击时刻选择不同攻击策略.多策略FDI攻击造成系统传输信息的损坏,进而导致切换系统状态不稳定甚至发散.为解决这一问题,应用滑模控制方法保证切换系统的依概率输入-状态稳定性能.应用Lyapunov函数方法得到了闭环切换系统稳定性的充分条件.另外,建立了系统状态与受损状态信息之间的数学模型,基于可用的受损状态,设计滑模控制律,所设计的滑模控制律保证了系统状态的可达性,系统状态轨迹在有限时间内被驱动到指定滑模面内.最后,通过数值仿真验证了所提方法的有效性.

摘要：针对1种六自由度四旋翼模型,设计滑模控制器来提高控制系统的鲁棒性。首先将四旋翼模型划分为全驱动和欠驱动2部分,全驱动子系统由高度和偏航角2个独立回路组成,而欠驱动子系统则包含4个被控量和2个控制量。然后针对全驱动系统的2个回路设计了基于反步法(Backstepping)的滑模控制,并进一步推导出有限时间终端滑模控制器。将欠驱动子系统写成一种级联标准型,并给出一种欠驱动级联形式的滑模控制器。采用Lyapunov稳定性理论证明所设计的滑模控制系统的稳定性。研究结果表明:所提出的四旋翼控制器是有效的,它不仅具有良好的鲁棒性和快速跟踪动态性能,而且能够有效地抑制抖振现象。

摘要：针对一类具有Markov跳跃参数的不确定混合系统,基于滑模控制理论,设计了滑模控制器.通过线性矩阵不等式方法,分别给出了匹配不确定和非匹配不确定条件下系统在滑模面上均方意义下指数稳定的充分条件.同时针对这两种不确定性,设计了相应的滑模控制策略,并证明了该控制策略能够确保系统的运动轨迹在有限时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上.仿真结果表明,所设计的控制器对不确定混合线性Markov跳跃系统具有很强的稳定性和鲁棒性.

摘要：以泵控电液伺服系统为研究对象,提出了一种基于扩张状态观测器的滑模位置跟踪控制策略。首先,利用奇异扰动理论对泵控电液伺服系统的数学模型进行降阶处理,得到降阶泵控电液位置伺服系统数学模型。其次,针对泵控电液伺服系统工况的复杂性及外负载干扰问题,设计了扩张状态观测器对系统干扰在线观测,同时该观测器还可以对活塞杆的位置和速度信号进行估计。然后,利用观测到的干扰信号及速度信号,基于滑模控制理论设计了滑模变结构控制算法,对所提出的控制策略的稳定性进行了理论分析。最后,利用MATLAB/Simulink和AMESim仿真平台,搭建了泵控电液伺服系统的联合仿真模型,对算法的可行性及有效性进行了仿真验证。仿真结果表明,所设计的扩张状态观测器能对干扰进行精确估计,基于扩张状态观测器的滑模控制策略的位置跟踪性能显著优于PID控制器和传统滑模控制器,且对外部干扰力具有较强的鲁棒性,提高了泵控电液伺服系统的控制性能。

摘要：为了解决具有非线性和环境干扰的船舶动力定位系统的控制问题,提出了一种基于线性矩阵不等式的滑模控制算法;将跟踪误差设计为滑模函数,设计线性矩阵不等式,求解状态反馈增益;基于二次型Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性;设计切换函数,使系统对不确定性和外加干扰具有较强的鲁棒性,避免出现抖振现象;对基于线性矩阵不等式的滑模控制器进行仿真,计算出动力定位船舶在无扰动的匀速运动和有外界环境扰动的变速运动2种不同情况下的前进速度、横荡速度、艏向角速度、前进加速度、横荡加速度、艏向角加速度、前进控制力、横荡控制力和艏向控制力矩等;分析了状态反馈增益线性矩阵、边界层、切换项增益等参数对控制性能的影响。研究结果表明:采用基本滑模控制使前进速度达到期望值所需的上升时间为29s,而新算法为15s,节约了48.28%;采用基本滑模控制使横荡速度达到期望值所需的上升时间为24s,而新算法为14s,节约了41.67%;采用基本滑模控制使艏向角速度达到期望值所需的上升时间为13s,而新算法为10s,节约了23.08%。可见,设计的控制器对有非线性和环境干扰的船舶动力定位系统都具有较强的鲁棒性,具有控制输入连续、控制抖振小、不存在过高增益等特点。