滑模控制器的设计与仿真建模
永磁同步电动机滑模控制仿真
１永磁 同 步 电 动机 矢量 控 制模 型
１ １永磁 同步 电动机 的数学 模型 ．
在 ｄ ｑ坐标 系 中 ， 磁 同步 电动 机 （ 。 的 － 永 Ｌ ＝Ｌ ）
数 学模 型可 表示 ：
模
控 制 仿 真
全 滑模轨 迹控 制 ， 然提 高 了系统 的精度 及鲁 棒性 ， 虽
０引 言
随着实 际生产 对控 制系统 的响应速 度 、 超调 量 、
但 会使 系统 变得复 杂 。文献 ［— ］ ４ ５ 在永 磁 同步 电动 机控制 系统 中分别 利用 神经 网络在 线估计 滑模 增益
及多滑模 面设 计 的方 法 来 削弱 滑 模 抖 振 ， 而 系统 然 参 数设计 过 多 ， 系 统 运算 变 得 复 杂 。文 献 ［ — ］ 使 ６ ７ 利 用引入 积分 补偿 和 扰 动 观测 器 环 节 ， 效地 抑 制 有 了永 磁 同步 电动机调 速 系统产 生稳态 误差 和 固有 的 抖振 现象 。 本 文 在 研 究 变 指 数 趋 近 律 滑模 控 制 器 的基 础 上， 利用位 置信 号误 差 和 滑模 增 益 之 间 的非 线 性关 系来设 计 滑模增 益 ， 针对 基 于新 型 滑模 增 益 的永 并 磁 同步 电动 机 滑 模 变 结 构 矢 量 控 制 系 统 进 行 了建 模 、 真研究 。 仿
光伏并网发电系统的滑模控制器的设计和仿真(中期报告) 2
10级电气工程及其自动化专业毕业设计中期报告光伏并网发电系统的滑模控制器的设计和仿真1.研究背景与意义1.1研究背景能源是人类社会生存和发展的动力源泉，随着人类对能源的需求日益增加，化石能源的储量正日趋枯竭。
自石油危机以来，常规能源频频告急。
此外，化石能源在开采、运输和使用过程中都会对空气和人类生存环境造成很大的破坏。
根据相关资料显示,由于大量使用化石能源，已经造成极为严重的大气污染,同时造成温室效应等严重的后果。
正是在这样的背景下，太阳能、核能、风能、潮汝能等各种新能源得到了人们前所未有的重视。
太阳能作为可再生能源之一，依靠其清洁、分布广泛等特点成为当今发展速度居第二位的能源。
光伏产业也被誉为21世纪朝阳产业。
太阳能光伏发电采用的是将光能转换为电能的发电方式，其已经成为太阳能利用的一种童要形式。
自从1954年美国贝尔实验室首次发明了以PN结为基本结构的具有实用价值的晶体桂光伏电池(Photovoltaic Cells),太阳能发电便得到了迅速的发展。
尤其从上个世纪90年代后半期开始,世界太阳能电池的产量逐年增长，当今已经成为世界上发展最快的产业之一。
专家预计到2050年左右，太阳能光伏发电将达到世界总发电量10%~20%，成为人类的基本能源之一。
1.2光伏发电的优点与化石能源、核能、风能等发电技术相比，光伏发电具有一系列的优势，主要可归纳如下：(1)发电原理具有先进性：即直接从光子到电子的转换,没有中间过程(如热能-机械能)和机械运动,发电形式极为简洁。
因此，从理论上分析，可以得到很高的发电效率。
(2)太阳能资源的无限和分布特性：太阳能福射取之不尽、用之不竭、可再生并洁净环保。
太阳能无处不在，无需运输。
(3)光伏发电与自然的关系：没有燃烧过程，不排放温室气体和其他废气，不排放废水，环境友好，做到真正的绿色发电。
(4)使用性能和寿命的问题：经数十年的应用实践证明，光伏发电性能稳定、可靠、使用寿命长(30年以上)。
滑模变结构控制系统的基本设计步骤(2014)
C ( F , I m )T 1
C 一旦确定了，切换函数也就确定了。
（1-10）
二次型性能指标最优化法 提示：线性二次型最优控制问题
[3]
给定连续定常系统的状态空间为 x' (t ) Ax(t ) Bu (t ) ,且 x(0) x0 ，最优控制的性能 指标函数为
J (u )
1 tf T ( x Qx u T Ru )dt t 2 0
不会改变系统的原有性质，故称为等价变换。
由线性系统理论可知（A，B）能控， ( A11 , A12 ) 必是能控的。 相应的切换面变为
s CT~ x C1 ~ x1 C2 ~ x2 0
其中 C2 为可逆方阵，在切换面上有
1 ~ x2 C2 C1 ~ x1 F~ x1
（1-7）
其中 ~ x1 R
nm
(1-5)
,~ x2 R m ， B2 为 m m 可逆方阵。
0 T 1 B B2
（1-6）
A A T 1 AT 11 12 , A21 A22
注：对系统进行非奇异线性变换 x
~ T~ x ，目的在于使 A 阵规范化，以便于揭示系统特性及分析计算，并
Ax Bu, s Cx, x R n , u R m , s R m x
单位向量控制可表示为
（1-16）
u
其中 表示模或范数。 记子空间
Cx Cx
(1-17)
S 0 x | Cx 0
显然有
Cx , 当x S 0 u Cx 不确定，当x S 0
提示：
（1-2）
等效控制法是最早提出的补充确定不连续微分方程在不连续面上的定义的方法， 这个方 法的概念很简单的，即寻找一种控制，用来强迫系统在切换面上运动，就是说，在这种控制 的系统的运动，正好是切换面上的滑动模态的运动，所以常称它为等效控制。 可求得
全桥逆变器的滑模控制器设计及仿真_陈庆学
第25卷第5期2008年5月机 电 工 程M EC HAN ICAL &ELECTR ICAL ENG INEER I NG M AGA Z I NE V o.l 25N o .5M ay 2008收稿日期:2007-12-12作者简介:陈庆学(1984-),男,浙江平阳人,主要从事高频开关电源拓扑结构和控制方法方面的研究。
全桥逆变器的滑模控制器设计及仿真陈庆学,南余荣,孟飞锋(浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310032)摘 要:分析了全桥型逆变器的滑模控制方案,包括:建立系统的变结构模型、选择滑模切换面和确定控制律、给出可到达条件及滑模存在区域等。
着重讨论了滑模控制器设计中切换面系数和切换频率的选择原则,并在此基础上利用M atlab 进行了仿真研究。
仿真结果表明,该滑模控制全桥型逆变器的输出电压能够快速跟踪参考信号,并且表现出了较强的鲁棒性以及良好的动态特性。
关键词:逆变器;滑模变结构控制;鲁棒性;M atlab 仿真中图分类号:TP216 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2008)05-0061-04D esign and si m ulation on slidi n g m ode controller of f ull bri d ge buck inverterC HEN Q ing -xue ,NAN Yu -rong ,MENG Fe-i feng(C ollege of Infor m ation Engineer i ng,Zhej i ang Univers it y of T echnology,H angzhou 310032,China )Abstrac t :A slidi ng m ode contro l sche m e for the fu ll br i dge buck inverter was analyzed ,inc l udi ng m ode li ng the va riab l e structure syste m,se l ecti ng t he s w itch i ng surface and contro l la w,and de ri v ing reach i ng conditions and sli d i ng dom ain .T he cr iterions of se l ecti ng s w itch i ng surface coeffic i ents and s w itch i ng frequency f o r sli d i ng m ode contro ll e r design w ere consi dered .Si m ulations w ere carried out by M atlab accordi ng to it .The si m u lati ons results show that the output vo ltage o f the sli d i ng mode control i nve rter tracks the re ference si nuso ida l si gna l fast ,and the i nv erter exh i b i ts good dyna m ic property and robust ness .K ey word s :i nverter ;slidi ng mode variab le structure contro l (S M VSC );robust ness ;M a tl ab si m u lati on0 前 言逆变器在工作过程中受开关量 的控制,在两个不同子拓扑之间来回切换,使得系统结构在两个拓扑间不断变化,具有变结构的特性。
《汽车电子节气门滑模变结构控制及其硬件在环仿真实验》范文
《汽车电子节气门滑模变结构控制及其硬件在环仿真实验》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车电子控制系统已经成为现代汽车的重要组成部分。
其中，电子节气门控制系统是发动机控制系统的核心部分，其性能直接影响着汽车的燃油经济性、动力性和排放性能。
为了提高电子节气门控制系统的性能，本文研究了滑模变结构控制方法，并进行了硬件在环仿真实验。
二、滑模变结构控制理论滑模变结构控制是一种基于滑模面的非线性控制方法，通过调整系统参数来达到期望的控制效果。
其基本原理是通过设计滑模面，使得系统在滑模面上进行滑动，从而实现对系统状态的快速调整。
在汽车电子节气门控制系统中，滑模变结构控制可以有效地解决系统参数变化和外界干扰对系统性能的影响。
三、汽车电子节气门系统模型汽车电子节气门系统主要由节气门、电机、传感器和控制器等部分组成。
本文建立了汽车电子节气门系统的数学模型，包括节气门动力学模型、电机控制模型和传感器信号处理模型等。
这些模型为后续的滑模变结构控制设计和硬件在环仿真实验提供了基础。
四、滑模变结构控制设计针对汽车电子节气门系统的特点，本文设计了滑模变结构控制器。
该控制器通过设计滑模面和滑模控制器，实现对节气门开度的快速调整和精确控制。
同时，为了解决系统参数变化和外界干扰对系统性能的影响，本文还设计了自适应调整机制，使得控制器能够根据系统状态自动调整控制参数，提高系统的鲁棒性。
五、硬件在环仿真实验为了验证滑模变结构控制在汽车电子节气门系统中的有效性，本文进行了硬件在环仿真实验。
硬件在环仿真是一种将实际硬件与仿真软件相结合的仿真方法，可以模拟实际系统的工作环境和工况。
在实验中，我们使用了dSPACE等硬件设备来模拟汽车的控制系统和传感器等设备，同时使用MATLAB/Simulink等软件进行仿真和控制算法的实现。
通过实验结果的分析，我们发现滑模变结构控制能够有效地提高汽车电子节气门系统的性能，实现对节气门开度的快速调整和精确控制。
基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真
基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真随着现代航运业的快速发展，船舶的精确调速控制变得越来越重要。
电力推进系统是一种现代化的推进系统，其优点是调速系统精度高、控制灵活，适用于各种类型的船只。
滑模控制是一种经典的非线性控制方法，其强鲁棒性和适应性适用于各种环境下的船舶推进控制，因此成为船舶调速系统中的一种重要的控制方法。
本文将介绍一种基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真。
首先，建立船舶电力推进模型。
该模型包括电动机模型、电子控制器模型、电力变换器模型、螺旋桨模型和阻力模型。
其中，电动机模型采用等效电路模型，电子控制器模型采用电压反馈控制模型，电力变换器模型采用三相桥式结构，螺旋桨模型采用B-series模型，阻力模型采用Oswald系数-兰道方程式。
然后，设计滑模控制器。
滑模控制器是一种非线性控制器，可以克服系统的不确定性和外界干扰。
其基本思路是引入滑动模式面，让系统在该面上运动。
本文采用了基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法，该方法可以通过引入扩张状态观测器来提高系统鲁棒性和精度。
最后，进行仿真实验。
在Matlab/Simulink中建立上述船舶电力推进模型，并将自适应滑模控制器导入。
然后，采用HALT 与Voyage两种场景下的仿真平台进行实验。
实验结果表明，基于滑模控制的船舶电力推进调速系统可以实现高精度、高鲁棒性控制，并且在不确定性和外界干扰的情况下表现出很好的适应性。
总之，本文介绍的基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真，为现代船舶调速控制提供了一种有效的方法。
该系统可以在各种复杂环境下对船舶进行精确控制，提高船舶的安全性和经济性。
根据目标要求，需要列出相关数据并进行分析。
以下是一些可能涉及的数据类型：1. 市场销售数据：包括销售额、销售量和销售趋势等数据。
通过对销售数据的分析，可以了解产品的市场竞争力、市场份额和销售趋势等，从而为企业制定市场营销策略提供依据。
2. 用户数据：包括用户数量、用户属性、用户需求等数据。
滑模控制matlab
滑模控制matlab
滑模控制在控制理论中是一种重要的控制策略，它具有很好的鲁棒性和快速响应的特点。
在matlab中，可以通过编写程序实现滑模控制算法。
具体实现步骤包括：首先编写系统模型，然后设计滑模控制器并实现，最后进行仿真实验验证算法的有效性。
在matlab中，可以通过命令行或编写脚本来实现滑模控制算法。
其中，命令行的实现方式相对较简单，只需要输入相关命令即可完成控制器的设计与仿真实验。
而编写脚本则可以更加灵活地设计算法，并且可以对控制器的参数进行优化。
在实现滑模控制算法时，需要注意控制器的鲁棒性与快速响应之间的平衡。
过高的鲁棒性会导致响应时间变慢，而过高的响应速度则可能会导致系统失稳。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行权衡和调整。
总之，滑模控制在matlab中的实现非常方便，可以通过编写程序实现控制器的设计与仿真实验。
同时，需要注意控制器的鲁棒性与响应速度的平衡，以保证系统的稳定性和性能。
- 1 -。
二自由度机器人模糊滑模位置控制及仿真
第 2期
李 鹏 ， 等： 二1'自由度机器人模糊滑模位置控制及仿真
105
隶属摄数如图3_. 和 爵 4 所示 。
图4
S 2 , S : 隶属函数
将模糊控制引入滑模控制后， 需 要 在 原 的 控 t r 律中加人模糊控制器的输出， 即
T = u ai +
«„„ + '%
- t ij
3 .3
= U f(： m \ d .) =
U 173 2
=
l ， 2}。
^yy
0. 158 8 _ 0. 025 1 _
.式:中， 乙 、 学方程[8]为
I zz_
、 .乙 分别为 连 杆 翁 工 轴 、 轴 、 x 轴的主惯性矩。
根 据 D - H 坐标法以及式（ 1 )和 式 （ 2 )， 推导出机器人动力
T
M ( q)
<h
■qz ■
+ C ( q , q)
关键词 ： 关节型机器人； 滑模控制； 模糊控制； 稳定性 中图分类号： T P 242. 2 文献标识码： A
工业智能化的快速发展对工业机器人的位置控制提出了更高的要求[1]， 滑模变结构控制因为具有较强的鲁 棒性越来越受到人们的关注[2]。通过设计稳定性较强的滑模面， 以保证系统的可达性， 即在有限的时间段内， 系 统能够从任意的初始状态到达滑模面， 并且能在滑模面上的平衡点附近运动， 但该控制方法存在输出抖振的问 题， 且系统建模误差与干扰信号的上限必须预先知道， 这在实际应用中难以做到[ 3 < 。近 年 来 ， 国内外针对削弱 滑模控制系统的抖振做了大量的研究， 且取得了显著的成果。高为炳[5]提出利用趋近律来实现削弱滑模控制的 抖振； 与此同时模糊控制有了飞速的发展， 孙宜标等人[6]提出借助模糊控制器也能在一定程度上来削弱滑模控制 的抖振， 并且模糊控制自适应学习能力较强， 也可用于对不确定信号的削弱。因此， 将滑模控制与模糊控制相结 合， 采用指数趋近律， 实现了对多输人机器人控制系统的轨迹跟踪补偿， 削弱了控制系统的抖振， 保证了控制系统 的稳定性与有效性 m 。本文在研究模糊滑模控制算法的过程中， 将 机 器 人 三 维 模 型 与 M atlab /S im u lin k 控制系 统相结合进行仿真实验;在推导机器人的动力学方程及控制律的过程中， 考虑到建模误差及干扰信号的影响， 对 滑模控制律以及模糊控制律给出了详尽的稳定性分析证明； 模 糊 控 制 器 利 用 M atlab / S im u lin k 的模糊逻辑工具 箱（ Fuzzy Logic T o o lb o x )进行设置， 并在其控制律中加人学习系数和自适应律， 用来增强系统的实时控制效果； 采 用 S - F u n c tio n 模 块 在 S im u lin k 中搭建控制器， 以简化控制结构图， 并 加 人 M e m o ry 模块用来消除代数环， 使 控制达到预期效果。该研究满足设计要求。
四旋翼高阶滑模控制器设计与仿真
四旋翼高阶滑模控制器设计与仿真郭猛;陈秋红;邵国金【摘要】Aiming at solving the problem that the underactuated sliding-mode control of quadrotor are heavily rely on aircraft model,the feature of mathematical model,attitude and position,this paper proposes a high-order sliding-mode control algorithm. The overall control of quadrotor is divided into inside loop and outside loop, the design of sliding-mode does not rely on accurate mathematical model. The kind of algorithm based on high-order sliding-mode has a better effect on chattering reduction. It also has a more robust control on quadrotor,rises the precision of control,and reduce the limitation of relative degree at the same time. Simulation and experimental results show that, compared to traditional PID controller,the high-order sliding-mode controller has a better robustness to the unknown disturbance,it can achieve fixed point and fixed attitude flight in4 seconds,and it also verify the validity of the algorithm.%针对四旋翼飞行器的欠驱动滑模控制对飞行器模型依赖严重问题、飞行器数学模型的特点与姿态及位置控制问题，提出了一种滑模控制算法。
基于Simulink软件的组合滑模控制仿真实验
创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application2021年12期基于Simulink 软件的组合滑模控制仿真实验赵海滨1，田亚男2（1.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819；2.东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110819）滑模控制器具有响应速度快、对参数变化及扰动不灵敏和物理实现简单等优点，广泛用于非线性系统控制[1]。
传统的滑模控制器，稳态误差不能在有限时间内收敛到零，从而提出了终端滑模控制的概念。
终端滑模控制器能够在有限时间内收敛到零，而且对建模不确定和外部干扰信号具有鲁棒性。
快速终端滑模控制器的收敛速度非常快，但是在接近平衡状态时存在奇异问题[2]。
本文将快速终端滑模控制器和线性滑模控制器相结合，设计了组合滑模控制器，并采用组合滑模控制器进行二阶Duffing 混沌系统的平衡控制。
本文以二阶Duffing 混沌系统为研究对象，采用组合滑模控制器进行系统的平衡控制，状态变量快速收敛到零。
采用Simulink 软件建立仿真实验系统进行仿真实验，并对仿真结果进行分析。
组合滑模控制器能够进行不同初始状态Duffing 混沌系统的平衡控制，能够避免奇异问题，具有非常快的收敛速度。
1二阶非线性系统二阶Duffing 混沌系统常用于微弱信号的检测[3]，是典型的二阶非线性系统。
对于Duffing 混沌系统的控制，已经提出很多方法[4-5]。
Duffing 混沌系统的状态方程表示为（1）其中，x 1和x 2为系统的状态变量，t 为时间，a 、b 、d 和ω为常数。
当a=0.4，b=-1.1，d=1.5，ω=1.7时，该系统处于混沌状态。
根据Duffing 混沌系统的状态方程，采用Simulink 软件进行仿真，采用变步长的ode45算法，最大步长为0.001秒。
Duffing 混沌系统的初始状态设定为x 1（0）=0.2，x 2（0）=0.3，系统的仿真时间设定为300秒。
大型风电机组模糊滑模鲁棒控制器设计与仿真
(Department of Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Minhang District, Shanghai 200240, China) ABSTRACT: An increasing number of larger wind turbines (1 MW and up) are being developed with a variable speedvariable pitch control mechanism. The main objective of using a variable speed-variable pitch control strategy is to improve response speed and get maximum energy. But the power generated by wind turbine changes rapidly because of the continuous fluctuation of wind speed and direction. At the same time, wind energy conversion systems have strong nonlinear characteristics with many uncertain factors. Fuzzy control needs no accurate mathematical model and sliding-mode control can provide a good robustness and stability of system. In the paper a new kind of state controller is proposed by fuzzy sliding-mode control theory and the simulation model of a 1.5 MW variable speed-variable pitch wind turbine is established with the simulation software. Simulation results show the fuzzy slidingmode controller may also eliminate the steady state error, compensate the nonlinearity and have excellent robustness. KEY WORDS：wind turbine; variable speed-variable pitch mechanism; fuzzy control; sliding-mode control; simulation 摘要：目前大型风力发电机组(功率在 1 MW 以上)普遍采用 变速−变桨距控制机构， 其主要目的是提高风机的响应速度， 同时获得最大功率。但是由于风速和风向是时刻变化的，所 以风机发出的功率也是时刻变化的。另外，由于一些不确定 因素的存在，整个风能转换系统具有很强的非线性。模糊控 制无需精确的数学模型， 滑模控制能提高系统的鲁棒性和稳 定性。该文设计了一种基于模糊滑模控制理论的控制器，同 时使用仿真软件建立了 1.5 MW 变速−变桨距风机仿真模型。 仿真结果表明，模糊滑模控制器可使风机系统减小静态误 差，弥补非线性带来的影响，且具有很好的鲁棒性。 关键词：风机；变速 −变桨距机构；模糊控制；滑模控制； 仿真
仿人机器人膝关节滑模控制器设计
1.1 PMSM数学模型 假设PMSM为理想电机，满足下列条件：不计电机铁芯饱
和、涡流和磁滞损耗，通过绕组电流为对称的三相正弦波电 流，则PMSM两相直流绕组d-q坐标系下的定子电压方程为：
ud uq
= Rid + Ld = Riq + Lq
d dt
id
−
pnωm Lqiq
Te
=3 2pniqψ Nhomakorabeaf
（4）
采用Id=0控制方法，其优点在于转矩只与定子电流有 关，控制方法简单，且在恒转矩工况下，定子电流最小， 可以极大降低电机铜耗，提高工作效率[2]。基于以上分
析，文中建立机器人膝关节PMSM矢量控制系统如图1所示。
ω* +
Iq* 速度环控制器
q轴电流环
Uq
Uα
控制器
ω-
-
d dt
iq
+
pnωm (Lqid
+ψ
f
（1）
)
式中：ud、uq分别为d、q轴电压分量，iq、id分别为d、 q轴电流分量，Ld、Lq分别为d、q轴定子电感，R为定子内 阻，Pn为电机极对数，ωm为电机机械角速度,ψf为磁链。 电机转矩平衡方程为：
T=e TL + Jωm ' （2）
式中：Te为电机电磁转矩，TL为负载转矩，J为电机转
0 引言
交流永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）因其动态响应快、输出力矩大等特性被广泛 应用于仿人机器人关节系统中。工业中广泛使用的PID控制 器在快速响应跟踪应用上存在不足，尤其在仿人机器人膝 关节运动过程中对关节PMSM提出高频响应速度跟踪控制要 求，经典PID控制无法达到快速、高精度跟踪，且抗负载扰 动能力差，稳定性低。为解决这一问题，国内外专家学者 结合先进控制理论提出了一系列方案。Athar Ali等基于模 糊控制理论设计辅助用机械臂肩关节控制器并进行仿真， 跟踪控制结果与传统PID控制相比，超调量有所降低，但 调整时间更长。Jaesug Jung等在考虑关节弹性与时延条 件下，研究仿人机器人关节跟踪转矩PD控制，跟踪效果较 好，但定参数PD控制不适用于负载扰动下关节运动。
ABS滑模变结构控制器的设计及仿真
中 图 分 类 号 ：Ｕ４ ３ ２ ６． ５
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： １７ — １３２ １ ）２ ０ １—４ ６ １ ２５ （００ ０ —０ ０ ０
０ 引 言
目前汽车 Ａ Ｓ的应用 中 ，对其性能 的要求越 Ｂ
来 越 高 ．除 在 硬 件 设 计 方 面 提 高 制 动 防 抱 死 的 性
（） ２ 函数 切换 控 制
／ ＋ ／ ４
、 Ｕｉ
、
三了ｓ Ｌ ， ＜Ｕ
能外 ，在 控制算法 上加 以改进 来提 高控制性 能显 得尤为 的重要 。滑模 变结构 控制 的独 特非线 性优 势使其被选择成 为 Ａ Ｓ 制器 的控制 方法 ，在汽 Ｂ 控
车 Ａ Ｓ 面 有 很 大 的发 展 空 间 。本 文 基 于 滑 模 变 Ｂ 方
实 际 应 用 中 ， 制 力 总 是 受 到 限 制 的 。 另 外 ， 统 控 系 的 惯 性 、切 换 开 关 的 时 间 空 间 滞 后 以及 状 态 检 测
（ Ｓ Ｘ２ ０ — ３ ＨＬ ） ＹＪ Ｃ ０ ９ ０ ３ Ｊ
读 硕 士研 究 生 ， 究 方 向 为汽 车 Ａ Ｓ控 制 器设 计 。 研 Ｂ 教 授 ， 士 ， 事 自动 控制 系统 、 车 电子 、 质 评 价方 面 的 研 究 。 博 从 汽 像
付天雷等：Ｂ Ａ Ｓ滑模 变 结 构 控 制 器 的设 计 及 仿 真
的误差 ． 特别对 于计算 机 的采样 系统 ， 较长 的采样 时 间形 成 的 “ 准滑模 ” ， 将 会在 光 滑 的滑动 模 等 都 态上叠 加一个 锯齿形 的轨迹 。在实际 中抖振 是存 在的， 人们可 以努力去 削弱抖振 的 幅度 ， 但无 法完 全消除 。消除抖 振也就 消除 了滑模变结 构控 制 的
四旋翼无人机设与滑模控制仿真
四旋翼无人机设与滑模控制仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：四旋翼无人机设计与滑模控制仿真-电气论文四旋翼无人机设计与滑模控制仿真尤元1，李闻先2（1.长春工业大学，吉林长春130012；2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033）摘要：随着近些年自然灾害的频繁发生，四旋翼飞行器搜救设备得到越来越广泛的应用。
首先介绍四旋翼飞行系统的总体设计架构，然后针对地面坐标系与集体坐标系建立了四轴飞行器的动态模型，同时为得到良好的响应速度、控制稳定度与鲁棒性，应用滑模变结构控制理论设计了飞行器的控制算法。
最后通过仿真数据对相同条件下的PID控制器与该控制器对比，证明该控制器的强鲁棒性和控制稳定性满足项目任务需求。
关键词：四旋翼飞行器；滑模变结构控制；PID控制；建模仿真中图分类号：TN964?34；V249.1 文献标识码：A 文章编号：1004?373X （2015）15?0080?04收稿日期：2015?02?09基金项目：吉林省重点科技攻关项目（20140204044SF）0 引言四旋翼飞行器是有四个旋翼呈刚性十字结构的一种飞行装置，它通过控制四个旋翼的速度来实现垂直起降、自主悬停以及姿态控制等动作。
因其具有适应复杂环境的能力、可低速飞行、机体结构简单、制造成本低等优点，可广泛应用于军事侦察、自然灾害搜救遥感、高空拍摄等军用与民用领域。
随着新型材料的应用、微处理器技术的进步、传感器工艺的提高，电池续航能力的提升以及动力装置的改善，四旋翼无人机成了近几年来国内外研究的焦点[1]。
四旋翼飞行器是一个非线性、强耦合、欠驱动、时变的被控对象，其独特的结构布局和飞行控制的干扰敏感特性使其控制系统的设计变得较为复杂[2]。
近些年国内外学者对该飞行器的控制模型做了大量的研究工作，文献[3] 将控制系统分为几个独立的通道，分别设计相应的PID 控制器进行姿态与悬停控制，文献[4]采用反步法，通过构造合适的Lyapunov函数求出控制律进行姿态与位置控制，得到了良好的跟踪性与快速的调整时间。
基于Matlab的永磁同步电机滑模变结构控制系统仿真研究
基于Matlab的永磁同步电机滑模变结构控制系统仿真研究石文求(中国直升机设计研宄所，江西景德镇333000)摘要#根据永磁同步电机在!"0坐标系中的数学模型，推导出速度一位置滑模控制器及电流调节器，从而建立PMSM滑模变结构 伺服控制系统。
采用Matlab仿真软件，搭建PMSM滑模变结构控制系统模型，研宄系统动态性能，为伺服控制系统的设计建立理论基础。
仿真结果表明，滑模变结构控制系统具有良好的跟随性能和鲁棒性。
关键词'永磁同步电机;滑模变结构；仿真;鲁棒性■设计与分析"S h e ji yuFenxi0引言多电机为的，度的伺服系统在机中用泛，伺服控制系统在电传控系统、导弹制导和天线位置控制等方面有 用。
直流伺服控制系统控制 ，具有良好的调速性能，控制度，直流电动机 。
随 流伺服控制系统研宄的步，流伺服系统的控制度和性 的，交流伺服控制系统在伺服控制系统中占据 的位。
永磁同步电机伺服控制系统，，用低，定位度良好，因而在中 泛用。
1P M S M数学模型永磁同步电机的 为 ，线在120°电角度，出标准的 电动；转子为面，。
根据 电磁 、电和磁等 理，可推导出电 、磁 “和动 ，park变换，！、"轴电流$0、$1和 电速度作为状态变，！、"电压U d、％q和 &L作为 ，PMSM在!"0坐标系中的状态 1)所d!. —1.5p…2" 了.—,P…&+ "f$q T!r+&L经clarke和park变换后的永磁同步电机，！轴和q轴上的电流之间存在 的。
！的电流$d!的电％和子反电动势共同 ，可将!轴的反电动 为扰动。
2 P M S M位置伺服控制系统为消除！、" 的，控制！轴电流$d=〇，电动势为扰动，则电磁 只与"电流有，控制"电流就以控制电磁 的。
为保证伺服控制系统的良好动态性能，1)所示永磁同步电机态引态变$d、$q的馈，形电流环；弓丨出变 度#=的馈，调节器采用位置一速度滑模变结构控制器，PMSM的伺服控制系统如图1所示。
xmm完成版1自行车机器人滑模控制器设计与仿真
自行车机器人的滑模控制器的设计与仿真摘要自行车机器人是近年来机器人学术界所提出的一种全新的智能运输(或交通)工具概念，由于其车体窄小、可做小半径回转、运动灵活、结构简单，因此有广泛的应用空间。
到目前，在国内仍处于理论探讨和初步的实验研究阶段。
关于自行车机器人控制系统，世界上在研制的并不多。
由于双轮自行车的动力学特征较为复杂，其两轮纵向布置，与地面无滑动接触，它本身就是一个欠驱动的具有侧向不稳定的非完整系统，如果不对它实施侧向控制，它就会倾倒而无法稳定运行，进而无法产生纵向运动，同时自行车具有对称性特征。
因此，自行车机器人的控制问题相当困难。
基于上述原因，使得自行车机器人(也称无人驾驶自行车)具有一定的学术价值。
本文以自行车机器人的动力学建模、控制问题作为研究对象，采用拉格朗日方法建立了依靠调节车把保证自行车机器人平衡的SISO非线性动力学模型。
使用近似线性化的方法将非线性模型进行了线性化，设计了线性系统控制器，使自行车机器人在小范围内的变化可以得到有效的控制。
分析了SISO非线性动力学模型的特征，并提出了基于稳定滑模控制器对自行车机器人模型的控制方法，从而能够更加有效的实现自行车机器人的稳定控制。
并对所建的模型滑模控制设计，同时，对其进行仿真。
关键词：串级滑模控制；稳定滑模控制；分层滑模控制Sliding bicycle robot controller design and simulationABSTRACTThe bicycle robot that is proposed by academics in the field of robot in recent years is a new conception of intelligent transport (or traffic) tool.Because of its narrow body, do small turning radius, flexible movement, simple structure, it is widely used in space. Up to now, the country is still in the theoretical study and preliminary experimental research stage. About bicycle robot control system in the world is not much developed. Since the dynamic characteristics of two-wheeled bike is more complex, it rounds vertical arrangement, no sliding contact with the ground, which is itself an under-drive system with non-intact lateral instability, if not its implementation lateral control, it stable operation can not be dumped, and thus can not produce longitudinal motion, while bicycle symmetry characteristics. Therefore, bicycle robot control problems quite difficult. For these reasons, making the bike robot (also known as unmanned bike) with a certain value.In this paper, the bicycle robot dynamic modeling, control issues as the research object, using the Lagrangian method relies on the establishment of a regulator to ensure that the bicycle handlebar robot balanced SISO nonlinear dynamics model. Approximate linearization method using the nonlinear model was linearized linear system controller is designed to make the bicycle robot in a small range of variation can be effectively controlled. Analysis of the characteristics of SISO nonlinear dynamics model, and presents a stable sliding controller based on the model of the bicycle robot control method, which can more effectively achieve the bicycle robot stability control. And built a model of sliding mode control design, while its simulation.Key words：cascade sliding-mode control；stable sliding-mode control；hierarchical sliding-mode control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 01.1 自行车机器人的研究现状及发展 01.2 变结构控制理论的产生与发展 (4)2 自行车机器人SISO非线性系统动力学建模与控制 (7)2.1 自行车机器人的建模 (7)2.2 自行车机器人的运动分析 (9)2.3 自行车机器人SISO非线性系统的近似线性化控制 (13)2.3.1 近似线性化模型 (13)2.3.2 最优二次型控制器设计 (15)2.3.3 仿真实验 (17)3 滑模变结构控制理论 (20)3.1 滑模变结构的控制原理 (20)3.2 滑模变结构控制的定义 (21)3.3 变结构控制系统的设计 (24)4 自行车机器人SISO非线性系统的滑模控制 (26)4.1 自行车机器人系统的结构特性 (26)4.1.1 非完整约束 (26)4.2 自行车机器人系统的稳定滑模控制 (28)4.2.1 稳定滑模控制器的结构设计 (28)4.2.2 稳定滑模控制的仿真实验结果分析 (30)5 总结与展望 (31)参考文献 (32)谢辞 (33)1 绪论1.1 自行车机器人的研究现状及发展国外对自行车的运动理论研究已有上百年历史，但是迄今自行车运动的动力学原理并未完全阐述清楚。
非奇异终端滑模控制仿真实验设计
非奇异终端滑模控制仿真实验设计赵海滨;陆志国;刘冲;于清文;颜世玉【摘要】以二阶非线性系统为研究对象,采用非奇异终端滑模控制器进行控制.在非奇异终端滑模控制器的设计中,提出了一种变速指数趋近律.采用饱和函数代替符号函数,对抖振现象进行抑制.采用Matlab/Simulink软件建立了仿真实验系统,对提出的方法进行了仿真验证.采用变速指数趋近律时,状态变量的收敛速度更快.该仿真实验系统将理论学习和编程实现相结合,提高了学生学习的兴趣和积极性,激发学生的创新意识.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】5页(P67-70,84)【关键词】非奇异终端滑模控制;指数趋近律;非线性系统;Matlab仿真【作者】赵海滨;陆志国;刘冲;于清文;颜世玉【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TP240 引言在普通的滑模变结构控制中[1-2]，选择的线性滑模面使得系统轨迹在到达滑动模态后的运动是渐进稳定的，状态跟踪误差不能在有限时间内收敛到零。
为了获得更好的控制性能，近年来一些学者提出了终端滑模(Terminal Sliding Mode, TSM)控制方法[3-4]，在滑动超平面中采用非线性函数，使得在滑模面上跟踪误差能够在有限时间内收敛到零。
终端滑模控制对模型误差和外部干扰信号具有较好的鲁棒性，能够在有限时间内收敛[5-6]，且具有较高的稳态精度，广泛用于高速、高精度控制系统。
由于在系统状态接近平衡状态时，终端滑模控制存在奇异问题，有些学者提出了非奇异终端滑模(Nonsingular Terminal Sliding Mode, NTSM)控制方法，并用于永磁同步电动机[7-8]和机器人[9-11]等的控制。
基于滑模控制器的双臂机器人控制仿真
现代控制系统分析与设计仿真-滑膜观测器
Harbin Institute of Technology基于滑模变结构控制的SPMSM转子位置和速度观测课程名称：现代控制系统分析与设计院系：电气工程系姓名：学号：指导教师：陈宏钧2014年11月基于滑模变结构控制的SPMSM转子位置和速度观测永磁同步电机准确的数学模型是实现无位置传感器控制技术的关键。
本文利用滑模观测器对表贴式永磁同步电机的转子位置和转速进行观测仿真，为实现无位置传感器技术做好准备。
1.表贴式永磁同步电机数学模型以下是理想情况下表贴式永磁同步电机在两相旋转轴系和两相静止轴系下的数学模型。
（1）两相旋转轴系下数学模型永磁同步电机在-d q 两相旋转轴系下数学模型如式（1-1）。
0d s dq d q d s q q e f u R pL L i u L R pL i ωωωψ+-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦（1-1）式中：u d 、u q—— -d q 轴系下定子电压等效分量；i d 、i q —— -d q 轴系下定子电流等效分量； L d ,、L q—— -d q 轴系下d 、q 轴电感，对SPMSM ，L d =L q ； p —— 微分算子，d/dt ； e ω —— 电机电角速度；R s—— 定子绕组电阻； f ψ—— 转子永磁体磁链。
永磁同步电机-d q 轴系下电磁转矩方程如式（1-2）。
3[()]2e nf q d q d q T P i L L i i ψ=+- （1-2）式中：e T—— 电机电磁转矩； P n—— 电机极对数。
由式（1-2）可知，永磁同步电机电磁转矩由永磁转矩和磁阻转矩两部分组成。
而对SPMSM 而言，L d =L q ，磁阻转矩为零，则SPMSM 电磁转矩方程如式（1-3）。
32e nf q T P i ψ=（1-3）永磁同步电机机械运动方程如式（1-4）。
d d re L r T T B Jtωω--= （1-4）式中：L T —— 负载转矩；B —— 粘滞阻尼系数；J—— 系统转动惯量；r ω —— 电机机械角速度，/r e n P ωω=。