摘要：针对扰动条件下的无人机编队飞行控制系统,研究了一种将非线性动态逆(nonlinear dynamic inversion,NDI)理论与超扭曲算法相结合的非线性编队控制方法。以其中一架僚机的编队控制器设计为例,在无人机质心动力学和运动学模型的基础上,建立了基于偏差的编队控制系统,从而将编队控制问题转化为僚机的路径跟踪问题;在二阶滑模控制中超扭曲算法的基础上,设计了僚机的NDI控编队控制器,以消除滑模算法中存在的抖振现象,并实现对位置指令的跟踪及干扰的抑制。最后以3架编队无人机构成的编队飞行控制系统为例,对此方法进行了数学仿真,仿真结果表明基于该方法的编队控制系统具有良好的稳定性和鲁棒性。

摘要：为了提高车辆主动避撞过程中的跟踪精度和稳定性,针对外界环境的干扰和不可预计的模型的误差,提出一种基于超扭曲的二阶滑模(STSMC)控制方法。以二自由度车辆模型为研究对象,设计五阶多项式曲线来规划防撞路径,采用自适应预瞄法和熵权法优化指标函数的权重系数以减小横向误差;针对滑模控制跟踪过程的抖动现象,利用超扭矩控制律来削弱抖振。采用Lyapunov理论证明控制系统的稳定性并通过仿真证明不同干扰下STSMC能够更好追踪避撞路径,侧向误差小于0.12m,比SMC减少40%。

摘要：针对四旋翼在存在外部未知干扰及具有模型不确定性情况下的姿态控制问题,设计一种基于超扭曲算法的鲁棒自适应四旋翼控制器。该设计方法将超扭曲算法与鲁棒自适应控制结合,使用超扭曲算法抑制系统抖振现象,鲁棒自适应算法能有效补偿系统模型的不确定性,增强系统的抗干扰性能;构造Lyapunov函数,证明四旋翼飞行器闭环系统的稳定性。对所设计的控制器进行仿真,搭建四旋翼飞行器平台进行飞行实验,以验证设计的控制器。仿真结果表明,基于超扭曲算法控制的四旋翼系统具有较快的收敛速度和较强的鲁棒性,飞行实验验证了所提控制策略的可行性,可实现四旋翼的稳定控制。

摘要：由于电子节气门控制系统存在非线性、不确定性和扰动等特点,控制变量会产生抖振现象。针对这一问题,设计了新型稳定性收敛滑模函数,同时利用状态估计器预测状态变量和扰动,并结合超扭曲控制算法设计无抖振控制器。仿真实验结果证明,该控制器能有效抑制抖振,与滑模方法相比稳态控制精度提高65.38%,同时有信号跟随性优良等优点。

摘要：针对一类四阶欠驱动系统解耦终端滑模控制存在的奇异现象和滑模抖动问题,提出了一种新型的超扭曲解耦非奇异快速终端滑模控制(Super Twisted Decoupled Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control, STDNFTSMC)。将欠驱动系统分为两个子系统分别设计非奇异快速终端滑模面,利用其中一个子系统滑动面的饱和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,构造出整个系统的滑动面。采用等效控制法和超扭曲趋近律求解系统的控制律,有效的消除了抖振现象,提高了系统的鲁棒性。利用Lyapunov方法证明了各系统滑模面的渐近稳定性,仿真实验验证了方法的有效性。

摘要：提出了一种基于滑模干扰观测器(SMDO)的滑模控制器(SMC)设计方法。针对一类级联多输入多输出(MI-MO)非线性系统,根据奇异摄动原理将其分为内、外回路分别进行控制器设计。以外回路为例,分析了传统基于饱和函数的滑模控制的鲁棒性,针对其在面临干扰时鲁棒性较差的问题,在名义滑模控制律的基础上设计了基于超扭曲算法的SMDO以实现对干扰的估计和补偿。将该方法应用于导弹控制系统的设计中,通过仿真表明,基于SMDO的滑模控制器(SMDO-SMC)有效提高了控制系统的鲁棒性和性能。

摘要：针对传统制导与控制系统分开设计在拦截高速机动目标时的缺陷,提出一种高阶滑模制导控制一体化方法。综合考虑弹目拦截几何与导弹动态,根据零化视线(LOS)角速率的准则,将导弹制导控制问题转化为一个三阶积分链系统的镇定问题。基于几何齐次理论设计了标称系统的全局有限时间镇定控制律,同时针对目标机动和导弹气动参数摄动等带来的不确定性,利用超扭曲算法(STA)设计了补偿控制律。仿真结果表明,与传统制导与控制系统分开设计相比,本文所提出的鲁棒高阶滑模制导控制一体化方法具有更小的脱靶量,且导弹姿态和控制舵偏角的变化更加平缓。

摘要：针对受不确定干扰的弹性体导弹弹性振动与刚体运动耦合的姿态跟踪控制问题,设计一种具有预设性能的反演滑模控制器.首先,利用预设性能控制方法的性能函数和误差变换函数对系统进行变换,得到等价的误差变换模型,通过性能函数对跟踪误差进行约束,使系统具有期望的动态性能与稳态性能;其次,针对误差变换模型,结合超扭曲控制算法设计了反演滑模控制器,利用超扭曲算法的鲁棒性抑制干扰的影响;然后,对超扭曲算法进行改进,使其在零点附近的切换更加平滑;最后,结合超扭曲算法分析参数选取的范围,保证了系统的稳定性.仿真结果表明:所设计的控制器具有有效性和可行性,能够实现导弹姿态的稳定跟踪,对弹性振动具有较好的抑制作用.

摘要：针对高超音速飞行器严格反馈不确定非线性MIMO系统,提出一种基于干扰观测器的鲁棒反步控制方法.该方法采用超扭曲算法设计干扰观测器以估计系统复合干扰,观测误差有限时间收敛.设计非线性反步控制律,引入鲁棒项使得系统满足干扰到性能输出的2增益不超过设定的正实数,满足耗散不等式,使闭环系统跟踪误差一致最终有界稳定.仿真结果表明,所设计的控制律可以有效抑制系统复合干扰的影响,设计方法可行.

摘要：针对机动目标三维拦截末制导问题,提出一种考虑终端角度约束的超扭曲滑模制导律.首先设计一种新型多变量超扭曲滑模算法,基于Lyapunov稳定性理论证明其有限时间稳定性,并定量分析算法的收敛时间;其次,建立三维交战场景下的弹目相对运动学,将制导问题转化为关于视线角的二阶多变量系统控制问题;然后,基于改进的多变量超扭曲滑模算法设计带终端角度约束的三维制导律;最后,通过多场景的对比仿真和蒙特卡洛模拟仿真,验证了所提出方法的有效性.