为提高复杂型面构件超声自动检测过程轨迹跟踪的精度和鲁棒性,在分析超声检测机器人的动力学模型的基础上,利用滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的超声自动检测机器人的滑模控制方案。经实验验证,该方案可以有效提高超声自动检测机器人对预定轨迹的跟踪精度及系统的鲁棒性。

锅炉汽包水位系统是一个典型的变参数、强扰动的对象，常规的PID—PID串级控制难以满足控制要求。针对此问题，设计自适应模糊滑模控制器（AFSMC），该控制器基于带积分补偿的变结构控制器，并利用自适应模糊控制方法，把滑模控制器中的不确定项进行模糊逼近。利用李亚普诺夫函数证明了控制器的稳定性。将AFSMC—PID串级控制策略应用到锅炉汽包水位控制系统，内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动，外回路采用AFSMC控制克服蒸汽流量的扰动。仿真结果显示此控制方法具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。

针对一类具有过驱动特性的多缸液压机,提出了一种基于扰动观测器的新型滑模容错动态分配方法.该方法将多类执行器故障转移到集总扰动中,简化了包含多类故障数学模型的容错控制器设计过程,并以此为基础,进行动态控制分配设计.首先,基于集总扰动观测器提供的集总扰动估计,通过滑模方法,设计了虚拟容错控制律;然后,利用动态优化方法为虚拟容错控制律设计了控制分配方案,该分配方案在提高计算效率的同时,能够考虑执行器约束及其他性能指标,从而对虚拟控制输入进行高效能分配.仿真实验表明:无论是某单液压缸发生特定故障,还是多液压缸发生多类故障,所提控制方法皆表现出较强的鲁棒性,与传统控制方法相比具有明显的优越性.

主要研究了负责全方位可调单叶片吊具上叶片旋转的双路阀控液压马达系统的同步控制。采用了交叉耦合式的同步控制策略,并采用模糊滑模控制设计了每条路上的跟踪误差控制器,采用滑模变结构控制设计了同步误差控制器。最后运用MATLAB-Simulink对其进行仿真,分析其控制性能。

研究了一类多缸液压机在多种类型故障下的位移跟踪和调平控制问题。首先,为一类多缸液压机建立了考虑多种类型故障的数学模型;其次,基于该模型提出了一类自适应滑模容错控制算法。该算法不仅考虑了单液压缸可能发生的多类故障问题,还考虑了多液压缸同时发生多类故障问题的情况。在有效处理液压缸多类型故障的同时,无需依赖故障检测模块(FDI)。通过Lyapunov稳定性分析,证明了所提控制算法能够保证多液压缸控制系统在发生多类型故障和存在扰动情况下的一致稳定性。仿真对比表明,所提控制方法不仅能够实现高精度的位置跟踪和调平,且较传统算法在容错能力方面具有明显的优势。

针对电液伺服位置系统是一个多变量、强耦合、非线性控制系统,考虑到现有基于模型的控制方法对系统动力学模型的依赖性,以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种仿人智能控制与滑模控制相融合的液压系统无模型控制。为了提高系统的响应速度和稳态精度,将仿人智能控制的偏差与偏差变化率的乘积融入到滑模控制,设计一种全新的滑模函数,与无模型控制器结合,提出改进的无模型控制器。在相同条件下,通过无模型自适应控制、无模型自适应滑模控制与所提出的仿人智能控制与滑模控制相融合无模型控制进行仿真比较,结果表明,所设计的控制器收敛快,稳态误差小,且提高对扰动和模型变化的适应性。

针对电液伺服系统执行器的负载、液压油黏度和系统压力等发生变化时,对电液力控制系统的跟踪性能会造成影响,且传统的滑模控制器在跟踪电液力轨迹时容易出现振颤现象等问题,设计一种反馈线性化滑模控制器,用于对电液伺服系统的力轨迹进行精确跟踪控制研究。根据液压流体的作用原理,建立阀的流量数学模型和液压缸的数学模型。在负载的力作用下,建立液压缸与负载力平衡的数学模型,将设计的反馈线性化滑模控制方法和传统的PID控制方法在MATLAB/Simulink平台进行建模仿真实验对比。结果表明,在追踪电液力轨迹时,相比PID控制方法,反馈线性化滑模控制器能够显著提高电液伺服系统的力轨迹跟踪精度。

液压锚杆钻机摆角系统固有的死区、干扰和时变参数严重影响其动态和稳态性能.为解决该问题,通过融合动态面方法、滑模方法和扩展状态观测器,提出一种基于改进非线性扩展状态观测器的液压锚杆钻机自适应滑模摆角控制方法.首先,引入一种死区补偿方法,建立摆角系统的死区补偿模型.其次,为提高系统的抗扰动能力和抑制噪声,设计一种改进的非线性扩展状态观测器.此外,构造一种自适应滑模控制律,这其中,基于性能函数和动态面方法设计一种新型的滑模面,以提高控制精度;随后,设计一种新的滑模趋近律,以提高系统滑模响应速度和消除滑模抖振.进一步,分别设计估计误差自适应律和参数自适应律以补偿扰动估计误差和抑制时变参数的影响.最后,通过将所提出的控制方法与8种控制方法进行比较,验证其有效性.

为减小多轴转向车辆货厢部位的第三轴转向轮转向磨损,要求该车轮与驾驶室部位的前转向轮转角关系满足阿克曼转向原理。针对某型号8×2四轴重型车辆,设计出一种第三轴线控液压转向系统,并建立其动力学模型,设计了基于指数趋近律的滑模控制器对第三轴转向轮转角进行控制,选取典型工况对所设计的控制器进行了仿真分析,并进行实车试验验证。研究结果表明:基于指数趋近律的滑模控制比基于比例切换函数的滑模控制及开环控制响应更快速、趋近目标值时间及超调持续时间更短、稳态差值更小;与采用机械液压转向系统相比,安装基于该控制器的线控液压转向系统不仅能显著提高第三轴轮胎的转向抗磨损性能,同时也改善了整车的转向性能。

以高铁路基测试系统为研究对象，由于该测试系统需要具有振动频率高、激振力大和振幅大的特点，目前其动态响应特性比较低，还需要进一步的提高才能适应测试要求。提出了一种滑模控制器来提高该高铁路基测试系统在变刚度负载下的动态响应。利用MATLAB／Simulink仿真软件，在变刚度负载下使用滑模控制的方法对高铁路基测试系统进行仿真分析，在运用滑模控制器后系统的动态响应特性有了明显的提高。采用该技术能够加快未来高铁交通运输的发展，对国家经济发展起一定的促进作用。