作者单位
摘要
内蒙古科技大学, 内蒙古 包头 014000
针对扰动会对航空成像系统像旋补偿伺服机构跟踪精度产生影响的问题, 提出一种改进型复合控制算法。首先, 针对等效扰动, 提出一种基于有限时间双曲正弦跟踪微分器(FSTD), 用来构造改进非线性干扰观测器(NDO), 使系统对参数摄动不敏感且对扰动估计更加精确; 其次, 为了提升系统的跟踪精度, 结合变速趋近律的思想设计新型高阶滑模控制器(N-HSMC), 保证系统快速性的同时还能有效削弱抖振; 最后, 通过仿真对比验证了所提算法的有效性。
伺服系统 跟踪微分器 非线性干扰观测器 变速趋近律 滑模控制 servo system tracking differentiator Nonlinear Disturbance Observer (NDO) variable-speed reaching law Sliding Mode Control (SMC) 
电光与控制
2023, 30(11):
作者单位
摘要
大连海事大学, 辽宁 大连 116000
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 
电光与控制
2023, 30(9): 0085
作者单位
摘要
中国计量大学机电工程学院, 杭州 310000
针对倾转四旋翼无人机旋翼模式和短舱角变化后的飞行模式的轨迹跟踪问题, 提出一种双滑模控制方法。首先, 将倾转四旋翼无人机的动力学系统视为全驱动子系统和欠驱动子系统的组合;其次, 结合扩张状态观测器(ESO)对两个子系统分别设计控制律, 其中, 针对欠驱动子系统, 引入复合滑模面, 采用Hurwitz稳定性求解滑模面系数; 然后, 依据Lyapunov稳定性理论, 所有子系统均能达到滑模面; 最后, 通过对比仿真实验验证了所提方法的有效性。
倾转四旋翼无人机 滑模控制 Lyapunov稳定性理论 tilted quadrotor UAV double sliding mode control Lyapunov stability theory 
电光与控制
2023, 30(8): 33
作者单位
摘要
山东科技大学 电气与自动化工程学院,山东青岛266590
快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)是高精密光学系统中的关键仪器,基于音圈电机(Voice Coil Actuator,VCA)驱动的柔性支撑FSM存在复杂耦合特性,导致系统模型复杂并严重影响系统的控制性能,对于该问题,本文提出了一种基于系统辨识与模型降阶的双轴积分增广滑模控制方法。首先,采用基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识方法建立VCA-FSM的精确耦合模型;随后,基于平衡实现与平衡截断,在保证模型精度的前提下对所建立的高阶模型进行降阶;其次,基于降阶模型,采用现代控制理论方法设计积分增广滑模控制器,通过设计状态观测器构造滑模切换函数与控制律,并在控制设计中改进符号函数以消除滑模抖振;最后,基于VCA-FSM伺服控制系统实验平台,开展频域与时域性能测试实验。实验结果表明:本文所提控制方法相较于单轴滑模、PID控制方法,系统的闭环跟踪带宽分别提高了约50.3%,251.3%,扰动抑制带宽分别提高了约39.9%,451.9%,阶跃响应调节时间分别缩短了约29.7%,97.7%,螺旋线跟踪精度分别提高了约48.5%,97.8%,且实现了对存在强耦合特性VCA-FSM的解耦控制。本文所提控制方法充分提高了VCA-FSM的控制性能。
快速反射镜 音圈电机 系统辨识 模型降阶 滑模控制 Fast Steering Mirror(FSM) Voice Coil Actuator(VCA) system identification model reduction sliding mode control 
光学 精密工程
2023, 31(24): 3580
作者单位
摘要
1 长沙理工大学 汽车与机械工程学院,湖南 长沙 410114
2 长沙理工大学 汽车与机械工程学院,湖南 长沙 410114机械装备高性能智能制造关键技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410114
针对传统的Bouc-Wen模型不能准确表征压电陶瓷执行器固有的迟滞非对称特征,导致控制精度受限问题,该文提出一种基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 模型结合的迟滞建模方法,基于利用卡曼状态预估的滑模控制的控制策略来提高控制精度。首先,利用粒子群算法对传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein结构结合迟滞模型的参数进行辨识,然后根据二阶系统的状态空间矩阵建立卡尔曼观测器,并根据卡尔曼观测器的状态预估利用滑模规律进行反馈补偿和建立逆模型进行前馈补偿,形成前馈-反馈复合补偿。通过数值仿真表明,在0~100 V峰值与0~100 Hz激励频率内,所建立的非线性模型能很好地描述与预测压电陶瓷执行器的动态输出。执行器位移在0~6 μm时,传统的Bouc-Wen模型开环、基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 结构结合迟滞模型的平均迟滞误差分别为0.654 95 μm、0.186 39 μm; 在50 Hz下,基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 结构的前馈PID补偿均方根误差为0.088 5 μm,其前馈滑模复合控制补偿均方根误差为0.047 μm,仅为最大输出位移的0.78%,最大跟踪误差仅为0.153 μm,精度提高了78%,说明该文所提出的基于传统的Bouc-Wen模型与Hammerstein 结构结合迟滞模型及其补偿控制算法,有助于实现压电陶瓷执行器的高速、宽频超精密定位控制。
压电陶瓷执行器 动态非对称迟滞 模型 滑模控制 piezoelectric ceramic actuator dynamic asymmetric hysteresis Hammerstein Hammerstein model sliding mode control 
压电与声光
2023, 45(6): 859
作者单位
摘要
南京理工大学机械工程学院, 南京 210000
针对舰载火箭炮在海上射击时的精度问题, 提出一种基于RBF神经网络对最优滑模控制进行优化的控制策略。首先,建立舰载火箭炮随动系统数学模型, 结合线性二次型最优控制理论与滑模控制设计一种全局最优滑模控制器(GROSMC), 既提高了系统响应速度又保证了良好的鲁棒性;接着,采用RBF神经网络对切换控制项的增益进行动态调节, 削弱滑模在切换时的抖振问题;最后,通过仿真对比验证所设计控制器的有效性, 表明该策略具有良好的控制性能, 满足系统要求。
舰载火箭炮 RBF神经网络 最优控制 滑模控制 shipborne artillery RBF neural network optimal control sliding mode control 
电光与控制
2023, 30(12): 104
周倩 1,2,3张兵 1,2,3李志俊 1,2,3,*毛耀 1,2,3
作者单位
摘要
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 
激光技术
2023, 47(3): 293
宋晓莉 1,2,*张驰 1,2,3郭亚伟 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台 南京天文光学技术研究所, 南京210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 南京210042
3 中国科学院大学,北京100049
速度同步性能和抗干扰性是影响双永磁同步电机(dual-PMSM)同步运行动态响应和稳态精度的重要因素。通过引入交叉耦合控制作为模型,提出了一种基于改进双功率趋近律的积分滑模速度跟踪控制器,以减小两台电机之间的速度误差。设计了负载转矩观测器,将观测值引入滑模控制(SMC)趋近律,以提高系统的抗干扰性能。同时,采用模糊比例积分微分(FPID)控制设计了同步控制器,以提高双永磁同步电机的同步性。验证结果表明,当目标转速为800 r/min时,与传统的PI算法相比,所提出的控制方法可以在空载启动时将两台电机的速度同步误差从25 r/min降低到12 r/min,在负载突然转矩下将速度同步误差由7 r/min降低至2.2 r/min,从而提高了同步性和抗干扰性。
滑模控制 交叉耦合控制 改进双幂次趋近律 观测器 双永磁同步电机 sliding mode control cross-coupling control improved bi-power reaching method observer Dual-PMSMs 
中国光学
2023, 16(6): 1482
韩思凡 1,2,3秦超 1,3徐安鹏 1,2,3徐振邦 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130000
2 中国科学院大学, 北京 100000
3 中国科学院空间光学系统在轨制造与集成重点实验室, 长春 130000
针对光电跟踪转台的高精度跟踪问题, 设计了一种反步滑模控制系统和算法,该算法在反步控制的基础上引入滑模控制, 提高了控制器的鲁棒性。通过仿真分析可知, 该算法相较于反步控制算法和PID控制算法性能得到了提升, 其中, 阶跃跟踪响应速度提高21%以上, 正弦跟踪稳态精度和随机干扰下的稳态精度均提高两个数量级, 脉冲干扰稳定时间减少0.7 s以上,很好地保证了光电跟踪转台的跟踪精度。
光电跟踪转台 反步滑模控制 跟踪精度 photoelectric tracking turntable backstepping sliding mode control tracking accuracy 
电光与控制
2023, 30(7): 95
作者单位
摘要
1 海军航空大学青岛校区, 山东 青岛 266000
2 海军航空大学航空基础学院, 山东 烟台 264000
舰载机着舰是一项具有强非线性、强耦合性、环境干扰复杂等特点的系统工程。舰载机故障状态下的自动着舰任务更是极具风险与挑战。针对舰载机着舰过程中执行器随机漂移故障、部分损伤故障所引起的控制系统性能恶化问题, 提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)补偿的滑模容错控制方法。该方法通过ESO对系统的未建模动态、舰尾流扰动以及故障状态进行实时精确估计, 进而设计滑模控制律确保误差收敛, 采用高阶线性微分跟踪器(LTD)获取控制律所需的各阶微分信号。仿真结果表明, 所设计的方法具有良好的跟踪性能、抗干扰能力以及故障容错性能。
舰载机着舰 滑模控制 容错控制 扩张状态观测器 carrier aircraft landing sliding mode control fault-tolerant control extended state observer 
电光与控制
2023, 30(7): 28

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