针对一类大初始状态含有匹配扰动的不确定非线性系统, 在传统终端滑模面的终端吸引子前加入可调指数的非线性项, 提出一种新型非奇异固定时间滑模控制方法。传统的线性滑模、终端滑模、快速终端滑模均是这种新型滑模的特例; 当新型滑模面的幂指数N>1时, 新型滑模是固定时间收敛的, 并且收敛时间具有与初始状态无关的上界。进一步证明所提方案优于快速终端滑模, 并分析了参数选择对收敛特性的影响并总结规律。基于李雅普诺夫稳定理论, 构造一种适用于二阶非线性系统的非奇异固定时间滑模控制器, 证明了控制误差在固定时间内收敛于一任意小闭球内。进行四旋翼飞行器姿态控制仿真验证了所提方法具有更快的收敛速度、更强的鲁棒性和更小的稳态误差。

针对一类存在未知复合扰动的高阶非线性系统, 提出一种基于有限时间干扰观测器的反演非奇异快速终端滑模控制方法。采用有限时间干扰观测器对复合扰动进行快速精确估计并设计控制器鲁棒项进行补偿。采用反演控制处理高阶非线性系统, 结合动态面控制设计虚拟控制律; 同时设计非奇异快速终端滑模控制律, 提高系统的收敛速度和控制精度, 并通过Lyapunov理论证明了系统跟踪误差一致最终有界。通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性和可行性。

在满足气体检测要求的前提下，为了能够使气体检测仪器的小型化以及低功耗，设计了袖珍式红外瓦斯检测仪.以集光源、光路、红外探测器于一体的红外传感模块为核心，修正了传统的气体吸收理论，采用差分式气体吸收技术设计出一种具有低成本、低功耗、低检测下限、高信噪比的袖珍式非线性甲烷检测仪.集成后的仪器采用干电池单电源供电，工作时总电流在150 mA以内、总功耗小于0.9 W，检测仪的电路增益为43.3 dB.实验中进行了单、双通道气体检测实验，采用新配气方法在甲烷爆炸限内进行双通道气体检测实验，得到低检测下限和高灵敏度测试实验，最低检测下限都能够达50 ppm.与传统的壁挂式检测仪器相比，该仪器以手持式的形式完全可以满足检测有害气体的需求.