基于输入输出反馈线性化的UPQC滑模控制

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动力系统控制中的滑模变结构控制技术研究

动力系统控制中的滑模变结构控制技术研究随着现代科学技术和信息化水平的快速发展，控制理论和应用领域也得到快速发展和应用。

特别是在工业生产过程中，精确控制是保证产品质量的关键之一。

动力系统控制作为现代控制理论中的重要组成部分，在控制领域中扮演着至关重要的角色。

针对传统控制系统只能应对单一工况状态的不足，越来越多的研究致力于动力系统控制中滑模变结构控制技术的开发和应用。

一、滑模控制技术滑模控制技术是一种非线性控制方法，与传统控制方法不同，它不依赖于模型，而是基于控制误差和系统状态的实时监测来进行控制。

在滑模控制中，通过引入“滑模面”，将系统状态沿着滑模面滑动，使系统状态达到滑动稳定状态。

一般而言，滑模面的特征可以根据系统的特点进行选择。

滑模控制技术具有简单易实现、精度高、适应性强、应对系统非线性和不确定性的能力强等特点，因此在工业控制中得到了广泛的应用。

而滑模变结构控制技术则是基于滑模控制的基础之上进一步发展的一种方法，相较于滑模控制技术，其在实际应用中更加灵活。

二、滑模变结构控制技术滑模变结构控制技术是一种基于滑模理论和变结构控制理论相结合的一种控制方法。

其基本思想是在系统发生变化时，可以通过变换系统结构来适应变化，使得系统总体稳定性更加可靠。

通常情况下，滑模变结构控制技术可分为两个部分：一部分是针对不确定性或非线性的系统设计的滑模控制器，另一部分是针对外部扰动或变化的系统设计的变结构控制器。

滑模变结构控制技术具有非常好的鲁棒性，能在系统存在参数变化和不确定性时自适应调节；同时也能很好的解决系统存在外部扰动和干扰的情况，使得系统对于这些干扰具有非常良好的抗扰能力。

三、滑模变结构控制技术的优势滑模变结构控制技术能够有效的控制系统的动态性能，满足现代工业生产和高科技领域对精度、快速性和可靠性等指标的要求，具有以下优势：1.鲁棒性强：滑模变结构控制技术不受系统不确定性和非线性因素的限制，对于复杂非线性系统，也能够起到很好的控制作用。

船舶航迹滑模控制器的输入—输出线性化方法设计

船舶航迹滑模控制器的输入—输出线性化方法设计提纲：1. 引言1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 本文的研究内容和方法2. 船舶航迹滑模控制器的原理2.1 船舶运动方程2.2 滑模控制器原理2.3 船舶航迹滑模控制器设计流程3. 输入—输出线性化方法的原理及设计3.1 输入—输出线性化方法原理3.2 基于输入—输出线性化方法的船舶控制模型3.3 参数估计方法4. 仿真实验及分析4.1 实验平台和实验参数设置4.2 系统动态仿真结果分析4.3 控制效果对比分析5. 结论与展望5.1 研究结论总结5.2 研究成果对船舶控制器设计的启示5.3 未来研究方向注：提纲中的章节标题、内容及顺序仅供参考，实际撰写时应根据具体研究内容适当调整。

第一章：引言1.1 研究背景和意义船舶在现代化社会中扮演着重要的角色，是国际贸易和海洋经济发展的重要基石。

船舶自主控制技术作为船舶智能化和安全性的关键技术之一，得到广泛的研究和应用。

航迹滑模控制器是一种常用的船舶控制器，可以在船舶受到外部干扰或系统参数变化时保持稳定的运动状态。

然而，通常情况下，船舶控制系统的舵角和推进器幅值控制并没有线性关系，因此船舶航迹滑模控制器常常难以工程实现。

输入—输出线性化方法是一种有效的优化和解决非线性系统控制问题的方法，可以将原始非线性系统转化为等效的线性系统进行控制。

因此，将输入—输出线性化方法应用于船舶控制系统设计，可以解决船舶航迹滑模控制器非线性控制难题，提高船舶控制精度和鲁棒性。

1.2 国内外研究现状近年来，船舶控制技术得到了广泛关注。

前人针对船舶控制技术提出的滑模控制方法为后续研究奠定了基础，同时也获得了广泛的研究和应用。

因此，目前船舶滑模控制研究成果较多，其中航迹滑模控制器在船舶控制系统的设计和研究中被广泛应用。

输入—输出线性化方法也被广泛地应用于非线性系统控制中，包括但不限于船舶控制系统的设计和研究中。

1.3 本文的研究内容和方法本研究致力于将输入—输出线性化方法应用于船舶航迹滑模控制器中，提高船舶控制系统的控制精度和鲁棒性。

控制系统的滑模控制理论与方法

控制系统的滑模控制理论与方法滑模控制（Sliding Mode Control，SMC）是一种针对非线性系统的控制方法，它通过引入一个滑模面，使系统状态在这个面上滑动，从而实现对系统的控制。

本文将介绍滑模控制的理论基础和常用方法，并分析其在控制系统中的应用。

一、滑模控制的基本原理滑模控制是一种基于滑模面的控制策略，其基本原理可以归纳为以下几点：1. 滑模面的选取：滑模面是指系统状态在该面上滑动的一个超平面，通过适当选取滑模面可以实现对系统状态的控制。

滑模面通常由线性和非线性组成，其中线性部分用于系统稳定，非线性部分用于解决系统的鲁棒性问题。

2. 滑模控制律：在滑模控制中，需要设计一个控制律来将系统状态引入滑模面，并保持系统在滑模面上滑动。

控制律通常由两部分组成：滑模面控制部分和滑模面切换部分。

滑模面控制部分用于实现系统状态在滑模面上滑动的动力学特性，滑模面切换部分用于保持系统状态在滑模面上滑动直至系统稳定。

3. 滑模模态：滑模模态指的是系统状态在滑模面上滑动的特性。

通常情况下，滑模模态可以分为饱和模态和非饱和模态两种。

在饱和模态下，系统状态在滑模面上滑动的速度有上限，从而保证系统的稳定性。

而在非饱和模态下，系统状态在滑模面上滑动的速度无上限，可以实现更快的响应速度。

二、滑模控制的方法与技巧在实际应用中，滑模控制可以采用不同的方法和技巧进行设计和实现。

以下是一些常见的滑模控制方法和技巧：1. 内模态滑模控制：内模态滑模控制是一种将滑模控制与内模态控制相结合的方法，通过在滑模控制律中引入内模态控制的思想，可以提高系统的鲁棒性和动态性能。

2. 非等效控制：非等效控制是一种通过选择系统输出和滑模面的差异性来实现控制的方法。

通过设计非等效控制律，可以对滑模模态进行优化，提高系统的控制性能。

3. 离散滑模控制：离散滑模控制是一种将滑模控制应用于离散时间系统的方法。

通过在离散时间下设计滑模控制律，可以对离散系统进行稳定控制和鲁棒性设计。

基于反馈线性化的车辆速度滑模控制方法

基于反馈线性化的车辆速度滑模控制方法高嵩;吕军锋;陈超波;曹凯【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2017(034)006【摘要】Electric vehicle's longitudinal control model is non-linear and vulnerable to external environment factors.This paper changes the model to a completely controllable linear system by feedback linearization of the non-linear system.Then the sliding mode controller is designed based on exponential function control law and the actual vehicle's parameters are put into the simulation system.Simulation results show that the system can track the desired speed accurately and rapidly,and has strong robustness to parameter perturbation and external disturbances.%针对电动汽车纵向控制系统控制器复杂、鲁棒性差等特点,利用反馈线性化方法,对车辆纵向速度跟随系统模型进行反馈线性化处理,简化了控制模型,同时在系统建模过程中考虑了外部环境变量和系统内部参数波动对系统的影响,并设计了采用指数控制律的滑模控制器,增加了系统抗干扰能力.把实际车辆参数代入仿真系统,在Simulink环境下进行仿真对比实验,仿真结果表明,系统能快速准确的跟踪期望速度,同时对参数摄动和外界干扰具有较好的鲁棒性.【总页数】5页(P135-138,161)【作者】高嵩;吕军锋;陈超波;曹凯【作者单位】西安工业大学,陕西西安710021;西安工业大学自主无人系统研究中心,陕西西安710021;西安工业大学,陕西西安710021;西安工业大学,陕西西安710021;西安工业大学自主无人系统研究中心,陕西西安710021;西安工业大学,陕西西安710021;西安工业大学自主无人系统研究中心,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.反馈线性化与滑模控制方法在发动机不稳定燃烧主动控制中的应用 [J], 董飞;何国强;刘佩进;张贵田2.基于反馈线性化和预测控制方法的电动汽车用IPMSM速度控制 [J], 符晓玲;刘旭东3.适用于制导控制一体化的反馈线性化滑模控制方法 [J], 马晨;赵国荣;张超4.基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制 [J], 孙宜标;郭庆鼎5.反馈线性化与滑模控制方法在汽车AMT中的应用 [J], 孙承顺;张建武;程东升因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

船舶航迹滑模控制器的输入-输出线性化方法设计

海流的情况下可以认为就是船舶的航向变化率；为舵角；Ｋ为回转性指数；Ｔ为船舶运动方程系数；ａ为船舶非
线性系数；Ｋ、Ｔ、Ｏｔ由船舶的方型系数、吨位、载重及航速等
因素决定。
尝试。最常用的有采用传统的ＰＩＤ控制实现航迹控制；采
统，所以各种控制的控制效果仍然不理想。
本文采用输入一输出线性化方法，将滑模控制方法应
化方法结合滑模变结构控制理论，提出了一种状态反馈的
控制思想，实现船舶的航迹控制。３．１输入一输出线性化及滑模控制器的设计［８］
用于航迹舵控制［，充分利用了滑模控制鲁棒性强的优点，将船舶航迹控制数学模型进行近似线性化，并且将此方法的仿真结果进行分析。实验结果表明，输入一输出线性化
ｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｚｅｄｍｏｄｅｌｓｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｓｉｓｆｅａｓｉ — ｂｌｅ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｒｏｂｕｓｔｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｔｅｎ］］ｏｆｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｙｓｔｅｍ．ＫｅｙＷｏｒｄｓｓｈｉｐ’ Ｓｔｒａｃｋ－ｋｅｅｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ，ｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｎｐｕｔ－ｏｕｔｐｕｔｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ

滑模系统的参数调节方法

滑模系统的参数调节方法滑模控制是一种强稳定性控制方法，具有简单、鲁棒、适应性强等优点。

但是，滑模控制的参数调节是一项重要的任务。

本文介绍了三种常见的滑模控制参数调节方法。

一、 Chattering抑制方法在滑模控制过程中，由于控制器输出的切换信号会引起系统的快速变化，导致输出的抖动现象，称为chattering。

chattering是滑模控制的主要缺点之一，它降低了系统的响应速度和性能。

为了减少chattering，通常采取一些方法来保证强鲁棒性和缓解系统的抖动现象。

常用的方法包括滤波器设计、逆变器线性化和调节比例项，这些方法都可以有效地抑制chattering现象。

二、基于GA的参数调节方法基于遗传算法的参数调节方法通过在滑模控制器中设置优化指标，然后利用遗传算法优化算法，在控制器中优化并调节不同的参数，最终得到在每个时刻的最优控制器，从而获得理想的控制效果。

在这种方法中，通过遗传算法来选择控制器参数的最佳组合，使得系统的各项指标达到最优效果。

遗传算法通过优化控制器上各个参数值的方法，找到最终的滑模控制器参数，使其能够使系统的响应速度更快、系统鲁棒性更强、调节过程和精度更高，同时满足各种约束条件，如稳定性、鲁棒性等。

三、 LQR控制器与滑模控制器的组合方法LQR（线性二次型调节器）控制器与滑模控制器的组合是滑模控制器的另一种参数调节方法。

LQR是一种通过最小化输出误差的平方和来确定控制器的权重矩阵，从而获得最优控制器的优化方法。

滑模控制器的主要特点是在控制系统中引入滑动第一次显现的指标的惯性，并对控制系统的一些主要参数进行优化和调整。

LQR和滑模控制器被有效地结合使用，以产生更好的控制器。

LQR控制器通过优化控制器的状态和输出误差来解决滑动干扰和非线性因素的影响，然后将其传递给滑模控制器，使控制器更为鲁棒、快速且准确地响应系统的变化。

这种方法被称为LQR-s滑模控制器，并且已在一些实际应用中得到了应用。

滑模控制概念(一)

滑模控制概念- 滑模控制的基本概念- 滑模控制是一种非线性控制方法，其核心思想是通过引入滑模面使系统的状态变量在有限时间内快速地达到所期望的状态。

- 滑模控制是一种鲁棒控制方法，能够对系统参数变化和外部干扰具有较强的抗扰性能。

- 滑模控制的设计思想是通过设计滑模面和滑模控制律，将系统状态引入到滑模面上，从而实现对系统的控制。

- 滑模面和滑模控制律- 滑模面是滑模控制的核心，它是一个虚拟的超平面，可以将系统状态引入到该平面上，并在该平面上实现对系统的控制。

- 滑模控制律是一种非线性控制律，用来生成系统控制输入，使系统状态快速地沿着滑模面收敛到期望状态。

- 滑模控制律的设计是滑模控制的关键，其设计需要考虑系统的动力学特性和控制要求，以实现系统的稳定性和性能要求。

- 滑模控制的特点- 鲁棒性：滑模控制能够对系统的参数变化和外部干扰具有很强的抗扰性能，能够保证系统在不确定性条件下的稳定性和性能。

- 快速响应：滑模控制能够实现对系统状态的快速控制，使系统在有限时间内达到期望状态，具有较快的动态响应特性。

- 简单实现：滑模控制的设计方法相对简单，不需要对系统的精确数学模型，能够通过设计滑模面和滑模控制律直接实现对系统的控制。

- 滑模控制的应用领域- 机电控制系统：滑模控制在电机控制、伺服系统和机器人控制等领域得到广泛应用，能够实现对系统的精确控制和鲁棒性能。

- 汽车控制系统：滑模控制在汽车动力系统、制动系统和悬挂系统中的应用，能够提高汽车的操控性能和安全性能。

- 航空航天系统：滑模控制在飞行器的姿态控制、航迹跟踪和飞行器控制系统中的应用，能够实现对飞行器的精确控制和鲁棒性能。

- 滑模控制的发展趋势- 智能化：滑模控制将与人工智能、模糊控制和神经网络控制等技术相结合，实现控制系统的智能化和自适应性。

- 多变量控制：滑模控制将在多变量系统和复杂系统中得到更广泛的应用，实现对多变量系统和复杂系统的控制。

- 工程应用：滑模控制将在更多的工程应用中得到应用，实现对工程系统的精确控制和鲁棒性能。

基于输入输出线性化的神经滑模航迹控制

总第２２９期２０１３年第７期
舰船电子工程
ＳｈｉｐＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．３３Ｎｏ．７
４２
基于输入输出线性化的神经滑模航迹控制
ＬＩＸｉａｎｇｐｉｎｇＷＵＨａｎｓｏｎｇＷＵＹａｏ
（ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３）
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｅａｔｕｒｅａｎｄｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｂｒｏｕｇｈｔｂｙｗｉｎｄ．ｗａｖｅａｎｄｆｌｏｗａｎｄａｌｓｏｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍｏｄｅｒｎｓｈｉｐ’ Ｓｔｒａｃｋ－ｋｅｅｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｃｅｓｓ，ａｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅｎｅｕｒａｌｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎｉｎｐｕｔ－ｏｕｔｐｕｔｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｏｂｅｇｌｏｂａｌａｓｙｍｐｔｏｔｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙｕｎｄｅｒｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＬｙａｐｕｎｏｖ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｎａｎｔｒａｉｎｉｎｇｓｈｉｐｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｋｅｅｐｔｈｅｇｉｖｅｎｓｔｒａｉｇｈｔｔｒａｃｋａｎｄａｖｏｉｄｔｈｅｃｈａｔｔｅｒｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｉｔｃａｎａｌｓｏａｃｈｉｅｖｅａｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅｒｏｂｕｓｔｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ＫｅｙＷｏｒｄｓｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｓｈｉｐ’ Ｓｔｒａｃｋ — ｋｅｅｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｐｕｔ — ｏｕｔｐｕｔｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｎｅｕｒａｌｓｉｄｉｎｇ－ｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌＣｌａｓｓＮｕｌｍｌ￣ｒＴＰ１８３

滑模控制

滑模控制(sliding mode control, SMC)也叫变结构控制, 其本质上是一类特殊的非线性控制,且非线性表现为控制的不连续性. 这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定,而是可以在动态过程中,根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的地不断变化,迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动. 由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关,这就使得滑模控制具有快速响应、对应参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点.滑模变结构控制是根据系统所期望的动态特性来设计系统的切换超平面，通过滑动模态控制器使系统状态从超平面之外向切换超平面收束。

系统一旦到达切换超平面，控制作用将保证系统沿切换超平面到达系统原点，这一沿切换超平面向原点滑动的过程称为滑模控制。

由于系统的特性和参数只取决于设计的切换超平面而与外界干扰没有关系，所以滑模变结构控制具有很强的鲁棒性。

超平面的设计方法有极点配置，特征向量配置设计法，最优化设计方法等，所设计的切换超平面需满足达到条件，即系统在滑模平面后将保持在该平面的条件。

控制器的设计有固定顺序控制器设计、自由顺序控制器设计和最终滑动控制器设计等设计方法[1]。

现在以N维状态空间模型为例，采用极点配置方法得到M(N<M)维切换超平面，控制器采用固定顺序控制器的设计方式，首先控制器控制任意点到Q1超平面（M维）形成M-1阶滑动模态，系统到达Q1超平面后由于该平面的达到条件而保持在该超平面上所以后面的超平面将是该超平面的子集；然后控制器采用Q1对应的控制规则驱动到Q1与Q2交接的Q12平面（M-1维）得到M-2滑动模态，然后在Q12对应的控制规则驱动下到Q12与Q3交接的Q123平面（M-2维），依次到Q123..m平面，得到最终的滑模，系统在将在达到条件下保持在该平面，使系统得到期望的性能。

滑模控制的优点是能够克服系统的不确定性, 对干扰和未建模动态具有很强的鲁棒性,尤其是对非线性系统的控制具有良好的控制效果。

基于反馈线性化的汽车AMT离合器滑模控制

ＡＭＴ系统中的一个重要功能模块，于离合器控由
制系统中执行机构工作环境变化大，在多种非线存性因素的影响（环境温度影响液压油的粘度、如离合器磨损使执行器复位力改变等）因此如何实现，满意的控制是当前电控离合器控制技术开发的主要
性动力学模型，一步应用基于微分几何的反馈线性化方法，原非线性系统等价为完全可控型线性化模型，后进将然设计滑模控制器。实车实验结果表明，计的非线性控制器跟踪精度高，棒性好。设鲁
ＣｈｎｇＤｏｓｅ．ｕｅｎｇｈｎｇＧＬｉｉｎｇ＆ＺｈａＪｉｗｕｑａｎｇａｎＳｈｇｈａｏｏｎＵｎｖｒｉａｎａｉＪｉｔｇｉｅｓｔｙ
Ｉｓｒｃ］ＩｈｓｐｐｒａＳｉｉｇｍｏｅｃｎｒｌａｐｏｃａｅｎｆｅｂｃｉｅｒａｉｎｉｐｏＡｂｔａｔｎｔｉａｅ，ｌｎｄｏｔｏｐｒａｈｂｓｄｏｅｄａｋｌａｉｔｓｒ — ｄｎｚｏ
维普资讯
汽车工程
２０Ｏ２年（２第４卷）第５期
ＡｕｏｔｅＥｇｎｅｉｇｔｍｏｉｎｉｏｒｎｖ
２０（ｔ４０２Ｖｏ２）Ｎｏ５．
２００８０２８
基于反馈线性化的汽车ＡＭＴ离合器滑模控制

基于滑模输出反馈与输入成形控制相结合的挠性航天器主动振动抑制方法

姿态机动，并且姿态控制具有高精度、高稳定度。在此过程中，航天器中心刚体和挠性附件之问存在着强烈的刚挠耦合，导致结构的持续振动。而传统的被动会振动控制难以满足要求，因此，寻求一种主动振动抑制方法对空问挠性结构进行振动主动控制显得尤为
将输入成形技术用于挠性结构的大角度姿态机动中，以改善机动的性能。然而在实际应用中，于求取脉由冲的幅值和作用时刻要求精确的数学模型，其解对模型具有严重的依赖性和对于模型参数的变化很敏感，并且涉及到非线性优化计算，而其所谓的鲁棒性，令是谐振频率处的偏微分方程等于零，没有考虑其它模而型不确定性以及参数摄动和外界干扰的影响。滑模控制由于具有良好的鲁棒性和处理非线性问题的一些独到优点，当系统进入滑动模态后具有对如参数变化和外部扰动不敏感的特性，航天器的控制在上得到了广泛的应用。然而，于通常的滑模控对
中图分类号：Ｖ４．４８２文献标识码：Ａ
现代的航天器通常带有诸如大型太阳帆板或其它轻型结构的挠性附件。在这类航天器的飞行过程中，为完成指定的任务，常要求航天器进行快速大角卷第６期
动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＢＲＡＴＯＮＯＦＶＩＩＡＮＤＳＨＯＣＫ

基于输入输出模型的模糊神经网络滑模控制_达飞鹏

( 6)
0 0 0 …1
0
0 0 0 …0
1
3 控制器设计
整个闭环控制系统的框图见图1. 图中, 被控对象的输入是 u, 输出是 y ( t ) , y r( t ) 是期
13 8
自动化学报
26 卷
望输出. F NN 表示模糊神经网络, L FC 表示线性反馈控制器, m ( e) 为修正函数. 根据式 ( 4) , ( 5) , 我们将控制器的设计分为两个部分: 基于模糊神经网络的滑模自适应控制器的
( 1)
i= 1
i= 1
这里, u 是控制输入; y 是可测输出; y ( i) 表示 y 的 i 阶导数, m< n; f i 是已知的光滑非线性
函数, 与 y , y ( 1) , …, y ( n- 1) , u, u( 1) , …, u( m- 1) 有关, 即
f i( õ) = f i( y , y ( 1) , …, y ( n- 1) , u, u( 1) , …, u( m- 1) ) ;
法能保证滑模变结构控制的实现.
3. 2 线性反馈控制器( Linear F eedback Co nt roll er ) 设计由模糊神经网络滑模控制器, 得到输出 v. v 是线性系统 za= A 2z + b2v 的输入. 从( 5) ,
( 6) 式知, 这个线性系统虽然可控但是不稳定. 因此选择矩阵 K = [ k1, …, km] 作状态反馈,
与式( 1) 相比, 知 n= 3, m = 1. 我们在系统的输入加一个
积分器, 取 z = u 为积分器的状态, v = ua是增广系统的新
图2 yr ( t) = l ( t) , d ( õ) = 0的仿真结果

基于快速输出采样反馈的网络控制系统滑模控制

，
２ＣＨｇｆＡｔｍｔｎｉｅｒｇＱｎｄｏＵｉｅｓｙＱｎａ，ｈｎｏｇ２６７，ｈｎ．ｏｅｅｏｕｏａｃＥｇｎｅｎ，ｉｇａｎｖｒｔ，ｉｄｏＳａｄｎ６０Ｃｉａｉｉｉ１Ｅｍｉｘｇｏｕｔｄ．－ａｌｊｕ＠ｅｍ．ｕｃ：ｅｎＧＵＯＸ－ｉＷＡＮＺｅ．Ｈｉｇｉｊｎ，ＧｈｎＳｄｎｍｏｅｃｎｒｌｕｉｇｆｓｕｐｔｓｍｐｉｇｆｅｂｃｏｎｔｏｋｄｃｎｒｌｓｓｍｓｄｏｔｓａｔｏｔｕａｌｅｄａｋｆｒｅｗｒｅｏｔｏｙｔ．ｏｎｎｅ
ＣｍｐｔｎｉｅｒｇａｄＡｐｉｔｎ，０７４（０：０ — ０．ｏｕｒＥｇｎｅｉｎｐｌａｉｓ２０，３１）２６２９ｅｎｃｏ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｅｌｉｇｍｏｅｃｎｒｌｍｅｈｄｉｒｐｓｄｆｒｔｅｐｏｌｍｆｎｔｏｋｉｄｃｄｔｄｌｙｉｅｗｒｅｏｔｌｎｗｓｉｎｄｏｔｏｔｏｓｐｏｏｅｏｈｒｂｅｏｅｗｒ－ｎｕｅｉｄｍｅｅａｓｎｎｔｏｋｄｃｎｒｏｓｓｍｓｄｓｒｔｄｆｎｔｒｅｏｔｌｓｓｍｓｗｔｈｉｅｒｔ－ｎａｉｎｌｎｓｄｒｖｄｆｏｆｓｕｐｔｓｍｐｉｇＩｙｔｅ．Ａｉｅｅｍｏｅｏｅｗｏｋｄｃｎｒｙｔｉｔｅｌａｉｃｏｅｈｎｍｅｉｖｒａｔｐａｔｉｅｅｒｍａｔｏｔｕａｌｉｎｎ

电驱动车辆反馈线性化自适应滑模滑移率控制

收稿日期：2015-05-06修回日期：2015-06-09基金项目：军队科技创新工程基金资助项目（12050005）作者简介：魏曙光（1975-），男，内蒙古乌盟人，博士，副教授。

研究方向：车辆电源技术。

*摘要：针对驱动和制动工况下电驱动汽车的滑移率控制这一强非线性和不确定性控制问题，提出了一种基于反馈线性化的自适应滑模控制（ASMC ）方法。

针对车辆驱动、制动工况下的车轮滑移率进行了动力学分析，建立了统一的状态方程。

充分利用系统已知模型和参数，采用线性化反馈消除非线性变化的控制量增益系数的影响，通过对反馈项增益参数的自适应调整，适应附着路面不确定参数变化的控制要求，克服系统控制中存在的主要非线性和不确定性部分，对于系统难以建模描述部分，视为扰动，利用滑模控制抑制系统该部分的不确定性因素，同时保证系统响应的快速性，并对算法进行了Lyapunov 稳定性分析。

最后，以某型电动汽车为对象进行了仿真分析，结果表明采用ASMC 控制系统动态响应快、精度高、抗扰能力强，对路面参数变化具有较强的鲁棒性，同时输出控制量抖振小。

关键词：电动汽车，反馈线性化，自适应滑模控制，滑移率中图分类号：TP273+.2文献标识码：A电驱动车辆反馈线性化自适应滑模滑移率控制*魏曙光1，2，马晓军1，2，曾庆含1，2，刘春光1，2（1.装甲兵工程学院全电化技术实验室，北京100072；2.装甲兵工程学院，北京100072）Adaptive Sliding Mode Wheel Slip Control of Electric Vehicles Based on Feedback LinearizationWEI Shu-guang 1，2，MA Xiao-jun 1，2，ZENG Qing-han 1，2，LIU Chun-guang 1，2（boratory of All-electrization Technology ，Academy of Armored Force Engineering ，Beijing 100072，China ；2.Academy of Armored Force Engineering ，Beijing 100072，China ）Abstract ：This paper presents an adaptive sliding mode control method based on feedbacklinearization ，targeting at the nonlinear wheel slip control system with strong uncertain both on EV acceleration and barking.After dynamic analysis of wheel slip when driving/barking an unite state equation is built.Taking full advantage of the known model and parameters ，the nonlinear of control gain is eliminated through feedback linearization and self-adaptive law of feedback gain is adopted to accommodate with the variable friction in tire-road interface ，which can overcome the main nonlinear factors and uncertains.Together ，the unknown model and parameters is regarded as dieturbance isrestrained by slid mode term which can also improve the response speed.Then the control algorithm stability is proved by Lyapunov law.At last ，simulation results of EV model demonstrated ASMC has rapid and precision response ，little chattering and robustness to disturbance.Key words ：electrical vehicle ，feedback linearization ，adaptive sliding mode control （ASMC ），silp ratio0引言一般来说车辆滑移率控制主要包括两种：驱动时的牵引力控制（TC ）和制动时的防抱死控制（ABS ），其主要作用是在冰、雪等低附着路面条件下，通过控制自动调节车轮力矩，确保车轮滑移率在安全范围内，避免车轮过度滑移或滑转引起车轮有效纵向驱/制动力降低，甚至危害横向行驶稳定文章编号：1002-0640（2016）06-0023-05Vol.41，No.6Jun ，2016火力与指挥控制Fire Control &Command Control 第41卷第6期2016年6月23··（总第41-）火力与指挥控制2016年第6期性。

基于线性系统理论的滑模控制算法优化

基于线性系统理论的滑模控制算法优化随着科学技术的不断发展，控制理论与控制技术成为了现代科学技术中的重要组成部分。

作为一种常用的控制方法，滑模控制技术已经广泛应用于各种工业、军事和民用领域中。

而基于线性系统理论的滑模控制算法优化，不仅可以进一步提高滑模控制技术的控制精度和控制速度，同时还具有更好的鲁棒性和适应性。

一、滑模控制技术简介滑模控制技术是一种基于非线性控制方法的控制技术，在数学上被描述为一种封闭控制系统，它的主要特点是通过设定一个滑动面来使系统稳定，从而实现目标控制模型。

滑模控制技术的优点是: 具有良好的鲁棒性、对系统参数的改变具有较强的鲁棒性和不敏感性，可以在不知道系统动态特性的情况下进行设计。

该控制技术已经被广泛应用于许多工业、军事和民用领域中，如直线运动控制、轨道车辆控制、航空和航天控制等。

二、滑模控制技术应用的限制尽管滑模控制技术在各种控制应用中表现出显著的控制效果，但它也存在着一些应用限制。

这些应用限制包括严重依赖于控制系统参数的精确估计、滑模面的设计需要考虑非线性项的影响和设计中可能存在的超调问题等。

这些问题往往会使得运用滑模控制技术成本高昂、功能受限和应用范围有限。

三、基于线性系统理论的滑模控制算法优化为了克服滑模控制技术的应用限制，科学家们介绍了基于线性系统理论的滑模控制算法优化，这种控制方式可以显著提高滑模控制技术的控制精度和速度，并且提高其鲁棒性和适应性。

基于线性系统理论的滑模控制算法优化的核心部分是线性控制器的设计和实现。

根据系统动态的特点，科学家们可以通过线性加权变换、矩阵传递函数、状态空间模型和低通滤波器等数学方法，实现线性控制器的设计和实现。

此外，在算法设计和实现过程中，科学家们还应考虑控制系统的稳定性和鲁棒性，并确保系统能够适应不同的工作环境和系统参数变化。

需要注意的是，基于线性系统理论的滑模控制算法优化并不是完美的解决方案，它仍然存在着一些不稳定的问题和应用限制。

基于无源滑模和滑模PI的UPQC-PV控制策略

第41卷第1期2021年1月电力自动化设备Electric Power Automation Equipment Vol.41No.1 Jan.2021基于无源滑模和滑模PI的UPQC-PV控制策略叶剑桥，周建萍，茅大钧，葛祥一，张健，方乐（上海电力大学自动化工程学院，上海200090）摘要：针对传统控制方法使集成光伏式统一电能质量调节器（UPQC-PV）存在补偿效率和精确性较低、直流侧电压易受外界干扰等问题，提出了针对UPQC-PV的无源滑模控制和滑模PI直流侧控制策略。

首先，基于统一电能质量调节器的数学模型，设计了基于欧拉-拉格朗日模型的正负序无源滑模控制器，解决无源控制抗干扰能力弱的问题，提高了系统的响应速度、补偿精度、抗干扰能力；然后，采用滑模PI控制降低光伏波动对系统的影响，稳定系统直流侧电压，从而进一步改善系统的整体性能；最后，在电网不平衡、负载突变、负载不平衡、光照强度改变等状态下，通过仿真和实验验证了所提无源滑模控制和滑模PI直流侧控制策略的优越性、有效性。

关键词：UPQC-PV；无源滑模控制；滑模PI控制；正负序分离；电能质量中图分类号：TM615；TM571.2文献标志码：A DOI：10.16081/j.epae.2020120240引言随着电力行业的不断发展，电能质量问题越来越受到重视。

与传统的电气负载相比，由电力电子设备组成的新一代配电系统对电能质量的要求也越来越高，电能质量成为不能忽视的问题［1-2］。

因此各种电能质量调节器应运而生，如有源电力滤波器（APF）、静态无功补偿器（SVC）、动态电压恢复器（DVR）等。

但这些调节器只能解决部分电能质量问题，而统一电能质量调节器（UPQC）能够解决大部分的电能质量问题，因而受到学者的广泛讨论和研究［3］。

目前，常规UPQC存在直流侧储能不足的问题，限制了UPQC的使用和发展。

有学者提出在直流侧加入分布式发电单元，用于解决UPQC补偿效率低等问题［4-5］。

常见滑模控制趋近律

常见滑模控制趋近律
常见滑模控制趋近律是指针对具有不确定性和非线性特点的系统而提
出的一种控制策略。

该控制策略通过引入一个滑模面，使系统状态能
够受到有效的控制。

然而，由于滑模控制本身存在着一些问题，如chattering现象等，因此常见滑模控制趋近律应运而生。

常见滑模控制趋近律的主要思想是在滑模面上引入一个趋近律控制器，以进一步提高系统控制性能。

通过该趋近律控制器的作用，可以实现
对滑模面的快速趋近，从而降低chattering现象的出现。

同时，该控制策略还可以提高系统的稳定性、鲁棒性和适应性，使系统能够更好
地应对不确定性、非线性等复杂特性。

常见的滑模控制趋近律包括基于PI控制器的滑模控制趋近律、基于自适应控制器的滑模控制趋近律等。

其中，基于PI控制器的滑模控制趋近律比较简单，具有较强的实用性，适用于较为简单的系统。

而基于
自适应控制器的滑模控制趋近律则更加复杂，但适用于更加复杂的系统，并且可以实现更高的控制精度。

在实际应用中，常见滑模控制趋近律被广泛应用于不确定性和非线性
特征较强的控制系统中，如电机控制、飞行器控制、机器人控制等领域。

该控制策略不仅可以提高系统响应速度和稳定性，而且在系统存
在不确定性和干扰时，具有更好的鲁棒性和适应性。

总之，常见滑模控制趋近律是一种针对非线性和不确定性系统的控制策略，通过引入一个趋近律控制器，可以进一步提高系统控制性能。

该控制策略在实际应用中具有较广的适用范围，可以提高系统的稳定性、鲁棒性和适应性。

未来，随着控制理论的不断发展，常见滑模控制趋近律会在更多领域得到应用，并取得更好的控制效果。

基于输入输出线性化的航迹滑模控制及仿真

基于输入输出线性化的航迹滑模控制及仿真吴瑶;吴汉松;袁雷【摘要】针对船舶航迹控制系统的非线性及易受外部干扰的特点,提出了一种基于输入输出线性化的航迹滑模控制策略.通过定义输出变量将非线性航迹控制系统转化为线性系统,然后采用指数趋近律的滑模控制方法设计控制器,使得设计的非线性控制律直观简洁,鲁棒性好.通过SIMULINK仿真验证了该算法的有效性.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2013(033)001【总页数】4页(P4-7)【关键词】非线性;船舶航迹控制;输入输出线性化;滑模变结构控制【作者】吴瑶;吴汉松;袁雷【作者单位】海军工程大学,武汉 430033;海军工程大学,武汉 430033;海军工程大学,武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TP110 引言随着人们对海洋资源的开发和利用，作为海上运输工具的船舶向大型化和高速化方向发展，海上交通密度的不断加大，航行安全越来越受到威胁[1]，常规的航向自动舵因不能直接实现航迹偏差的控制，已渐渐不能满足要求。

随着全球定位系统（GPS）等先进导航设备在船舶上的应用，人们开始设计精确的航迹自动舵来保证船舶行驶在给定航线上。

目前船舶航迹控制的算法研究取得了一定的成果。

文献[2-3]通过应用不同的控制方法设计局部指数镇定的控制律，但前提要求艏摇角速度不为零。

文献[4-5]通过定义不同的输出变量，提出了船舶直线航迹控制系统全局渐近稳定的充分条件，将非线性系统线性化设计控制器，克服了艏摇角速度不能为零的局限但在外界干扰的影响下鲁棒性差。

文献[6-7]采用反步法和其他算法结合的方法使控制律的设计，抗干扰能力强，但控制器设计过程复杂。

本文通过采用输入输出线性化的方法将航迹控制的非线性数学模型线性化来解决航迹控制中的非线性问题，然后利用滑模控制鲁棒性强的优点设计滑模变结构控制器。

并考虑风、浪、流等外界干扰对某实习船进行仿真分析，设计过程简单，鲁棒性好，仿真结果验证了本文控制算法的有效性。

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ｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ，ｉｎｐｕｔ — ｏｕｔｐｕｔ￣ｅｄｂａｃｋｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ
ｍｏｄｅｌｏｆＵＰＱＣｉｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｔａｔｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｈｉｇｈｅｒｏｒｄｅｒｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ（ＨＯＳＭＣ）ｉｓ
ｒｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒｌ（ａＰＩ）ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｔｓｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｉｓｓｔｒｏｎｇｅｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｈｉｇｈｅｒ．Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ
（１．天津大学，电气与自动化工程学院，天津３０００７２；２．重庆能源职业学院，重庆４０２２６０）
摘要：为实现统一电能质量调节器（ＵＰＱＣ）串、并联侧的协调控制并提高控制精度和鲁棒性，根据ＵＰＱＣ在同步旋转坐标系下低频数学模型的特点，进行ＵＰＱＣ输入输出反馈线性化，并在此基础上对电压、电流补偿单元分别采用高阶滑模控制（ＨＯＳＭＣ）和基于指数趋近率的ＳＭＣ。Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真分析表明了所提控制方法能够同时实现抑制电压跌落、电压畸变、电流谐波等功能；较之传统比例积分（ＰＩ）控制，其鲁棒性更强、控制精度更高。样机实验证明了所提控制方法能够实现ＵＰＱＣ的协调控制。关键词：调节器：协调控制；反馈线性化
ａｄｏｐｔｅｄｉｎｖｏｌｔａｇｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｕｎｉｔａｎｄｔｈｅＳＭＣｂａｓｅｄｏｎｉｎｄｅｘｒｅａｃｈｉｎｇｒａｔｅｉｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｃｕｒｒｅｎｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
第４９卷第９期
２０１５年９月
电力电子技术
ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．４９，Ｎｏ．９
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１５
基于输入输出反馈线性化的ＵＰＱＣ滑模控制
马练哲，司良群，万健如
ＭＡＬｉａｎ — ｚｈｅ，ｓＩＬｉａｎｇ — ｑｕｎ，ＷＡＮＪｉａｎ — ｒｕ
（１．ＴｉａｎｉｎｆＵｎｗｅｍｉ￣，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｕｎｉｉｆｅｄｐｏｗｅｒｑｕｌｉａｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ（ＵＰＱＣ）ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｃｏｎ —
中图分类号：ＴＰ２１４文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — １００Ｘ（２０１５）０９ — ００４８ — ０４
ＳｌｉｄｉｎｇＭｏｄｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＵＰＱＣＢａｓｅｄｏｎＩｎｐｕｔ－ｏｕｔｐｕｔＦｅｅｄｂａｃｋＬｉｎｅａｉｔ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｌｙａｓｉｓｏｆＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅｌｉａｚｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｓａｇ，ｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｈａｒｍｏｎｉｃｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ；ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｌａｓｓｉｃｌａｐｒｏｐｏ —