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)
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 四川大学电气信息学院,成都 610065
2 国网宁夏电力公司电力科学研究院,银川 750011
针对一类存在非匹配干扰和建模误差的高阶非线性系统,结合滤波反步控制方法,设计一种基于非线性干扰观测器的自适应反步非奇异终端滑模控制方案。首先,设计一种有限时间稳定的非线性干扰观测器,以此对非匹配干扰进行估计和补偿。采用反步控制处理高阶不确定非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律,避免传统反步设计中存在的“微分爆炸”问题；第n步结合自适应控制和非线性干扰观测器,设计非奇异终端滑模控制律,消除建模误差和非匹配干扰对系统的影响。基于Lyapunov理论证明跟踪误差一致最终有界。仿真结果验证了所设计控制方案的有效性。
非线性系统 非匹配干扰 滤波反步法 非线性干扰观测器 自适应控制 非奇异终端滑模控制 nonlinear system unmatched disturbance filtered backstepping method nonlinear disturbance observer adaptive control non-singular terminal sliding mode control
1 火箭军工程大学, 西安 710025
2 中国人民解放军96796部队, 吉林 白山 135200
3 中国人民解放军61683部队, 北京 100080
为解决存在模型不确定性与外部干扰时的固定翼无人机控制问题，设计了一种非线性滑模扩张干扰观测器与快速响应动态逆相结合的控制律。在扩张干扰观测器设计的基础上，引入滑模原理设计了一种非线性滑模扩张干扰观测器，对干扰及其变化率进行实时估计；将无人机姿态运动方程分为姿态角慢回路与姿态角速率快回路，依此分别设计动态逆控制律，并基于干扰估计量对未知扰动进行补偿，同时在快回路控制器中加入由快速跟踪微分器(TD）估计的指令值微分量，以提高控制器的响应速度，最后证明了复合控制器的稳定性。仿真实验表明，设计的复合控制器能够对无人机姿态运动进行高效控制。
动态逆控制 无人机 非线性干扰观测器 滑膜 快速跟踪微分器 dybamic inversion control UAV nonlinear disturbance observer sliding mode fast tracking differentiator
针对存在建模误差和外界干扰等不确定因素的飞行姿态系统, 使用单向辅助面滑模控制与非线性干扰观测器(NDO)相结合的方法设计控制器。采用单向辅助面滑模控制方法设计标称系统控制器, 而对于系统中的不确定性和扰动则利用NDO进行逼近, 并将NDO的输出用于设计鲁棒补偿控制项, 所设计的控制器可以有效削弱抖振且能够显著提高收敛速度。最后通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性, 仿真结果也体现了良好的控制效果。
飞行控制 非线性系统 干扰 单向辅助面滑模 非线性干扰观测 flight control nonlinear system disturbance sliding mode control with unidirectional auxiliary nonlinear disturbance observer
