针对全驱动无人船(USV)的轨迹跟踪问题, 提出了一种模型预测控制和积分滑模控制相结合的双层控制方法。首先, 针对无人船系统的运动学模型, 设计模型预测控制器(MPC)根据期望轨迹得到满足约束条件的期望速度信号; 针对动力学模型, 设计积分滑模控制器(ISMC)使得系统在外界干扰存在的情况下, 实现对期望信号的跟踪, 提高了系统的鲁棒性; 设计非线性干扰观测器对外界干扰进行估计, 并在控制律的设计过程中进行补偿; 最后, 采用李雅普诺夫方法证明了系统的稳定性。数值仿真证明了两者的结合可以有效地实现全驱动无人船的轨迹跟踪。
全驱动无人船 轨迹跟踪 模型预测控制(MPC) 积分滑模控制(ISMC) 非线性干扰观测器 fully-actuated unmanned surface vessel trajectory tracking Model Predictive Control(MPC) Integral Sliding Mode Control (ISMC) nonlinear disturbance observer
1 光电控制技术重点实验室，河南 洛阳 471000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471000
为了提高机载光电稳定平台的动态性能及稳定精度，提出了一种非线性积分滑模的控制方法，该方法可以解决传统滑模具有的稳态误差及传统积分滑模超调量大、调节时间长以及暂态性能恶劣等问题; 采用改进的指数趋近律，可加快响应速度并减小抖振。另外，将非线性积分滑模面引入滑模观测器，提高了系统的抗扰能力。仿真结果表明，与传统滑模、传统线性积分滑模相比，该方法可以无超调、更快、更准确地跟踪输入指令，并且瞄准线稳定精度相较于传统滑模提高28.43%。因此，所设计的控制方法既提高了系统的动态性能，也提高了平台的稳定精度。
光电稳定平台 速度环 非线性积分滑模 滑模干扰观测器 electro-optical stabilized platform velocity loop nonlinear integral sliding mode control sliding mode disturbance observer
针对导弹纵向通道存在干扰影响的问题，设计了一种复合控制方案。首先，选取超螺旋干扰观测器估计未知干扰，并设计积分滑模控制器补偿输入干扰产生的影响;其次，基于微分对策理论，结合自适应动态规划算法，设计单评价神经网络在线求解自适应最优控制器来抑制非匹配干扰,利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性和评价网络权值的收敛性;最后，对导弹纵向动力学进行建模仿真，验证了所提复合控制策略的有效性。
积分滑模控制 微分对策 自适应动态规划 超螺旋干扰观测器 integral sliding mode control differential game adaptive dynamic programming super-twisting disturbance observer
基于容错控制和积分滑模控制理论的研究, 对飞行器姿态进行控制, 使其具有容错性能。飞行器模型考虑一类具有不确定性以及可能存在执行器故障的非线性系统, 针对该系统设计积分滑模控制器, 使系统即使在执行器故障情况下也能保持较理想的控制特性。同时也对该系统分别设计基于Lyapunov直接法和常规滑模理论的控制器, 便于仿真验证中作为比较。在有无执行器故障的情况下, 观察3种控制对状态变量的影响效果, 比较常规滑模和积分滑模控制下的抖振情况, 结果表明积分滑模控制在控制效果和减弱抖振方面表现更好。
飞行器姿态控制 容错控制 积分滑模控制 执行器故障 aircraft attitude control fault tolerant control integral sliding mode control actuator fault
针对装甲车辆稳瞄系统中存在摩擦力矩、参数漂移等非线性扰动因素造成系统性能下降的问题, 设计一种基于扩张状态观测器(ESO)的积分滑模控制策略。在基于状态变量的滑模面中引入了误差积分补偿项, 有利于降低系统的稳态误差, 同时突破了常规滑模控制中被跟踪信号的各阶导数均需已知的限制;利用ESO对系统内外扰动进行观测补偿, 减小了滑模控制所需要的切换增益, 削弱滑模控制容易出现的抖振现象。仿真及实验结果表明,跟踪精度保持在0.5％以内, 系统最大稳定误差小于0.1 mrad, 该控制策略能够很好地抑制各种非线性扰动因素的影响, 有效地改善系统的控制性能。
稳瞄系统 非线性扰动 积分滑模控制 扩张状态观测器 stabilized sighting system nonlinearity disturbance integral sliding mode control extended state observer
针对变形翼飞行器提出了一种自适应滑模控制算法。对形变造成的模型不确定性，采用自适应补偿算法消除其对系统稳定性的影响。将外界的扰动分解成匹配项和不匹配项，设计积分滑模控制完全消除匹配项对系统的影响，同时使不匹配项满足鲁棒性能指标。通过李雅普诺夫稳定性证明自适应积分滑模控制能使跟踪误差一致渐近稳定。最后，在含有不确定项的变形翼飞行器模型上进行仿真，验证算法的可行性和有效性。
变形翼飞行器 积分滑模控制 自适应控制 参考模型 morphing aircraft integral sliding mode control adaptive control model reference
