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。

针对一款海上**随动系统的非线性、干扰未知性的难题, 提出基于滑模干扰观测器(SMDO)的非线性预测控制策略, 该复合控制策略利用滑模干扰观测器, 对海浪波动、负载变化和系统不确定性等进行逼近, 并依据观测器的输出进行前馈补偿和预测控制的模型修正, 使得预测控制的滚动优化能够时刻保持在贴近实际系统的基础之上, 从而实现提高整个控制策略性能的目的。在设计基于滑模干扰观测器的非线性预测控制器时, 采用基于连续时间的非线性系统预测控制方法, 与基于滑模干扰观测器相结合, 最终设计出海上**射击线稳定控制的复合控制律。仿真结果表明, 该控制策略可以有效提高海上**射击线稳定控制的抗干扰能力、打击目标精度以及海上**动态稳定瞄准性能。

针对高超声速飞行器纵向模型存在的不确定性与外界干扰问题,基于终端滑模控制理论,设计了带有滑模干扰观测器的非线性动态逆控制器。对飞行器的纵向运动模型进行反馈线性化,实现高度与速度通道的解耦,用极点配置方法设计非线性动态逆控制器。将模型参数不确定性和外界干扰视为“等效扰动”,设计滑模干扰观测器估计系统的等效扰动,将其反馈到动态逆控制器进行补偿。仿真结果表明,该控制器能够快速稳定地跟踪指令信号,而且在干扰存在时具有较强的鲁棒性,满足高超声速飞行控制要求。

针对永磁直线同步电机激光切割运动平台的位置伺服控制低抖振、高精度、强鲁棒的要求, 在传统双幂次滑模趋近律的基础上, 提出一种变边界层的双幂次滑模趋近律带滑模扰动观测器的复合趋近律滑摸控制方法。变边界层方法是对控制系统的控制精度要求和降低抖振的权衡, 而所提出的方法又继承了传统双幂次滑模趋近律方法的有限时间收敛特性。为了降低控制系统设计的保守性, 设计了一种基于超螺旋算法的滑模扰动观测器对系统的未知扰动进行估计, 并在此算法中添加一个幂指数, 通过仿真实验证明了提高幂指数的数值可加快未知扰动的估计值的收敛速度。结合Lyapunov稳定性理论, 证明了闭环系统的稳定性。最后, 搭建了用于激光切割的永磁直线同步电机平移试验台对所提出的控制器进行测试。实验结果表明: 本文所提出的控制器的位置跟踪误差不超过1 μm, 且误差波动较小, 能够满足伺服控制系统的要求。

为了更好地体现和满足多旋翼无人直升机的实际工作特点和飞行需求, 在考虑不确定、外界干扰等因素的影响下, 研究了该无人机飞行状态受限情况下的姿态控制问题。首先, 给出了该无人机的数学模型, 同时为重构出姿态系统中的未知复合干扰并用于设计补偿控制律, 设计了一种SMDO干扰重构算法;随后, 为解决状态受限以及避免回馈递推控制器设计过程中的微分膨胀问题, 设计了基于SMDO干扰补偿和受限指令滤波的姿态控制器;最后, 通过仿真试验验证了算法的正确性。

针对非线性系统存在建模误差和外界干扰等不确定因素问题，提出一种基于滑模干扰观测器在线补偿的非线性动态逆控制方法。通过设计滑模干扰观测器，对不确定因素进行估计，将滑模干扰观测器的输出用以设计新的补偿控制律，与动态逆方法相结合来消除不确定因素的影响。以Herbst机动过程为例进行飞行仿真，并与单纯采用非线性动态逆方法的控制性能进行对比。仿真表明，系统能较好地跟踪姿态角指令，有良好的鲁棒性。