1 中国科学院 光束控制重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了提升高精度光电跟踪系统(ETS)的跟踪精度和其处理不确定性的能力, 设计了一种1型模糊滑模控制方法, 模糊控制用于在线自适应调整滑模控制(SMC)切换项参数; 并采用区间2型模糊滑模控制(IT2FSMC)方法来提高系统处理不确定性的能力,进而提升跟踪精度, 同时降低SMC抖振; 此外, 用粒子群优化算法来保证选取的SMC参数相对最优, 并对提出的各种控制方法进行了理论分析和实验对比。结果表明, IT2FSMC能在降低SMC抖振的同时将SMC的稳态误差降低54.43%。仿真和实验分析验证了所提出控制方法在ETS中的有效性。
激光技术 高精度光电跟踪系统 模糊滑模控制 抖振抑制 参数优化 laser technique high precision electro-optical tracking system fuzzy sliding mode control chattering reduction parameters optimization
1 西安工业大学,西安市主动光电成像探测技术重点实验室
2 西安工业大学,兵器科学与技术学院, 西安 710000
3 长春理工大学电子信息工程学院, 长春 130000
针对机载光电稳定平台受扰动影响而导致的视轴稳定精度降低问题, 在对线性扩张状态观测器(LESO)进行扰动估计分析及带宽受限分析的基础上, 对快速幂次趋近进行了修正, 进而提出了一种基于快速幂次趋近律的滑模自抗扰控制器, 并进行了基于Lyapunov方法的系统稳定性分析。仿真结果表明, 在扰动及参数摄动下, 相较于传统滑模控制器和PID而言, 使用新型控制器设计的系统具备更高的稳定精度, 且抖振抑制效果显著; 与趋近律未修正时的控制器相比, 新型控制器能使系统维持高精度输出, 另外, 新型控制器的设计几乎不依赖系统模型信息。故所提方法能提高机载光电稳定平台控制系统的性能。
机载光电稳定平台 线性扩张状态观测器 带宽受限 抖振抑制 airborne optoelectronic stabilization platform LESO bandwidth limitation chattering suppression
1 长春理工大学 电子信息工程学院，长春 130022
2 长春理工大学 空地激光通信国防重点学科实验室，长春 130022
3 长春理工大学 光电工程学院，长春 130022
为解决在外部扰动情况下自适应光学中倾斜镜的控制问题，提出了一种基于扰动观测器的滑模控制方法来抑制结构振动。在倾斜镜控制系统中，将新的扰动观测器加入到传统滑模控制方法中，设计新的滑模控制率来抑制抖振。改进后的扰动观测器不受精确模型的限制，仿真结果证明了该方法能够比较准确的跟踪系统状态，抑制扰动效果明显，降低了系统误差，输出曲线更接近给定的输入信号。实验结果表明，所设计的方法与传统滑模控制方法相比，方位轴控制误差由1.637 μrad降低到1.083 μrad，精度提高约51.2%，俯仰轴控制误差由1.966 μrad降低到1.614 μrad，精度提高约21.8%。该方法可大幅削弱由滑模控制方法造成的抖振及外部扰动，提高倾斜镜控制系统的稳定性。
自适应光学 倾斜镜 滑模控制 扰动观测器 抖振 Adaptive optics Tip-tilt mirror Sliding mode control Disturbance observer Chattering
1 College of Electronics and Information Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China
2 College of Physics and Electronics Information, Luoyang Normal University, Luoyang 471934, China
1 同济大学电子与信息工程学院，上海 201804
2 洛阳师范学院物理与电子信息学院，河南 洛阳 471934
为了消弱滑模控制高频抖振，提出一种新型开关切换函数，代替传统的符号函数。以多自由度串联机器人的动力学模型为研究对象，利用该新型开关切换函数，设计了一种滑模控制律，并证明多自由度机器人滑模控制系统渐近稳定。两自由度机器人滑模控制的仿真实验表明，两个关节都实现了较高的角位置和角速度跟踪精度，并且动态响应较快。同时，与采用符号函数作为开关切换函数的机器人滑模控制系统相比，有效消弱了滑模控制量的高频抖振。该新型开关切换函数具有通用性，适用于机载光电稳定平台、导弹制导等其它滑模控制系统。
开关切换函数 滑模控制 机器人 高频抖振 跟踪精度 switching function sliding model control robot manipulator high frequency chattering tracking accuracy
1 华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
2 总装武汉军代局, 湖北 武汉 430064
为了消除经典滑模变结构控制在导弹控制系统中产生的抖振现象,提出了一种新型的基于二阶滑模变结构控制的导弹姿态控制系统设计方法.为便于导弹姿态控制系统的设计,将复杂导弹姿态运动方程分解成三个简单的子系统,即俯仰通道子系统、偏航通道子系统和滚转通道子系统,同时将三个通道间的耦合项等效为外界干扰.当三通道间的耦合项有界时,分别给出了三个子系统的控制器.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性,并且有效消除了系统抖振现象.
导弹姿态控制 二阶滑模控制 抖振 李雅普诺夫函数 missile attitude control second-order sliding mode variable structure contr chattering Lyapunov function
1 空军航空大学, 长春 130000
2 中国人民解放军95926部队, 长春 130000
在指数趋近律的基础上,设计一种新型的幂次函数指数趋近律.利用幂次函数的智能特性,使轨迹的运动速度与轨迹和滑模面的距离相关联,实现自适应调节,克服了指数趋近律在穿越滑模面时的剧烈切换,抑制了抖振现象.将此幂次函数指数趋近律应用于Buck变换器,并给出具体的Matlab/Simulink仿真模块,仿真验证了此方法的有效性.
滑模控制 Buck变换器 幂次函数指数趋近律 抖振 sliding mode control Buck converter power function exponential reaching law chattering
为提高末制导段导弹制导系统对目标机动的鲁棒性, 基于变结构控制理论设计了一种模糊变结构末导引律。首先, 利用变结构控制理论推导了一种变结构末导引律; 其次, 为削弱变结构末导引律的抖振, 增强导引律鲁棒性能, 通过多次仿真计算, 找到目标不同机动情况下的理想导引律参数, 再基于模糊控制理论, 根据加速度的估计值调整变结构导引律参数; 最后, 将所设计的模糊变结构末导引律与传统变结构导引律、比例导引律进行仿真对比, 结果表明, 模糊变结构导引律对目标机动具有较强鲁棒性。
导弹 导引律 变结构控制 抖振 模糊控制 missile guidance law variable structure control chattering fuzzy control
针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题，采用改进趋近律的思想来设计滑模控制律，以达到有效抑制抖振的目的。在对滑模控制的特点和常用的指数趋近律进行分析的基础上，提出了一种变指数趋近律，并对其趋近性能进行了分析；结合机械臂动力学模型和改进的趋近律设计了相应的滑模控制策略，对其控制效果进行了验证。仿真结果表明，该控制策略不仅有效地抑制了系统的抖振，而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性，进而提高了机械臂的工作性能。
机械臂 滑模控制 抖振 趋近律 robotic manipulator sliding mode control chattering trending law
针对几种传统的跟踪-微分器存在的缺点，构造了一种简洁的离散快速无振荡跟踪-微分器。对几种跟踪-微分器的控制综合函数进行了对比分析，设计了一种可变宽度线性区，利用状态倒推的方法确定了控制综合函数，并依此构造跟踪-微分器。仿真结果表明，该跟踪-微分器能够快速无振荡地跟踪输入信号，具有较好地滤波功能，能输出品质很好的微分信号，算法简单，易于实现。
跟踪-微分器 综合函数 信号处理 振荡 滤波 tracking-differentiator synthetic function signal processing chattering filtering
