时滞系统自抗扰滑模控制

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.17-0041

系统仿真学报 ›› 2019, Vol. 31 ›› Issue (1): 102-109.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.17-0041

时滞系统自抗扰滑模控制

王素珍, 孙国法, 刘胜荣

青岛理工大学自动化工程学院,山东,青岛 266520

收稿日期:2017-01-09 修回日期:2017-03-23 出版日期:2019-01-08 发布日期:2019-04-16
作者简介:王素珍(1975-),女,山东潍坊,博士后,副教授,研究方向为建筑电气及其智能化。
基金资助:
中国博士后科学基金(2013M541939),青岛建设事业科技发展专项(JK2015-20),青岛理工大学名校工程专业建设与教学改革项目(MX4-123),国家级大学生创新创业训练计划(201610429029)

Active Disturbance Rejection Sliding Mode Control for Time-Delay Systems

Wang Suzhen, Sun Guofa, Liu Shengrong

School of Automation Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China

Received:2017-01-09 Revised:2017-03-23 Online:2019-01-08 Published:2019-04-16

摘要/Abstract

摘要： 针对含输入端未知时延的时滞系统,利用坐标变换设计了三阶非线性反馈扩张状态观测器。扩张状态观测器能够同时估计变换后的系统状态和输入端总扰动信号,非线性反馈具有快速收敛性。通过对时延环节的一阶近似,时滞系统被转化为带有未知函数的二阶非线性不确定性系统的输出反馈控制问题。在此基础上,设计基于跟踪微分器和扩张状态观测器的二阶滑模控制器,实现了输出信号的快速精确跟踪。数值仿真结果验证了所提出控制算法的有效性。

关键词: 时滞系统, 扩张状态观测器, 自抗扰控制, 滑模控制

Abstract: Aiming at the time-delay systems with uncertainty, this paper designs a third-order nonlinear feedback extended state observer (ESO) by using the coordinate transformation. The ESO can estimate both the system states and the total disturbance signal, and the nonlinear feedback has fast convergence. By the first-order approximation of the time-delay, the output feedback control problem of the time-delay system is transformed into controlling the second-order nonlinear uncertain system with unknown function. On the basis of the tracking differentiator (TD) and the designed ESO, the second-order sliding mode controller (SMC) is designed to realize the fast and accurate tracking of the output signal. The numerical simulation results verify the effectiveness of the proposed control algorithm.

Key words: time-delay system, extended state observer, active disturbance rejection control, sliding mode controller

中图分类号:

TP273

王素珍, 孙国法, 刘胜荣. 时滞系统自抗扰滑模控制[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(1): 102-109.

Wang Suzhen, Sun Guofa, Liu Shengrong. Active Disturbance Rejection Sliding Mode Control for Time-Delay Systems[J]. Journal of System Simulation, 2019, 31(1): 102-109.

参考文献

[1] 蒋朝辉, 李学明, 桂卫华. 大时滞系统全参数自适应预测控制策略[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2012, 43(1): 200-206.
Jiang Zhaohui, Li Xueming, Gui Weihua.Full parameter adaptive predictive control strategy for large time delay system[J]. Journal of Central South University(Natural Science Edition), 2012, 43(1): 200-206.
[2] 安连祥, 马华民, 刘永刚, 等. 基于改进Smith预估器的二阶时滞系统[J]. 计算机仿真, 2011, 28(1): 198-200.
An Lianxiang, Ma Huamin, Liu Yonggang, et al.A 2^th order time delay system based on improved fuzzy smith predictor[J]. Computer Simulation, 2011, 28(1): 198-200.
[3] 周珊珊, 董瑞, 唐功友. 离散时滞系统的最优滑模控制[J]. 控制与决策, 2010, 25(2): 299-302.
Zhou Shanshan, Dong Rui, Tang Gongyou.Optimal sliding mode control for discrete-time systems with timedelay[J]. Control and Decision, 2010, 25(2): 299-302.
[4] 张伟, 佟绍成. 模糊输入时滞系统的输出反馈控制及稳定性分析[J]. 模糊系统与数学, 2010, 24(5): 75-82.
Zhang Wei, Tong Shaocheng.Output feedback control and stability analysis of fuzzy systems with time delay[J]. Fuzzy Systems and Mathematics, 2010, 24(5): 75-82.
[5] 刘彦文, 王广雄, 綦志刚, 等. 时滞不确定采样控制系统的鲁棒稳定性[J]. 控制理论与应用, 2013, 30(2): 238-242.
Liu Yanwen, Wang Guangxiong, Qi Zhigang, et al.The theory and application of robust stability of uncertain sampled data control systems with time delay[J]. Control Theory and Applications, 2013, 30(2): 238-242.
[6] 高存臣, 刘振, 任启峰. 时滞离散系统的非线性准滑模鲁棒控制[J]. 控制理论与应用, 2013, 30(1): 123-130.
Gao Cunchen, Liu Zhen, Ren Qifeng. Petroleum Exploration Bureau.For discrete time-delay systems with nonlinear quasi sliding mode robust control[J]. Control theory and applications, 2013, 30(1): 123-130.
[7] 韩京清. 自抗扰控制技术[J]. 前沿科学, 2007(1): 24-31.
Han Jingqing.Active disturbance rejection control technique[J]. frontier science, 2007(1): 24-31.
[8] 韩京清. 从PID技术到“自抗扰控制”技术[J]. 控制工程, 2002, 9(3):13-18.
Han Jingqing.From the PID technology to the "auto disturbance rejection control" technology[J]. Control Engineering, 2002, 9(3): 13-18.
[9] 韩京清. 自抗扰控制器及其应用[J]. 控制与决策, 1998(1): 19-23.
Han Jingqing.Auto disturbance rejection controller and its application in[J]. Control And Decision, 1998(1): 19-23.
[10] 刘文江, 隋青美, 周风余. 基于自抗扰控制技术的船舶直线航迹控制器设计[J]. 山东大学学报(工学版), 2010, 40(6): 48-53.
Liu Wenjiang, Sui Qingmei, Zhou Feng Yu.Design of ship linear track controller based on auto disturbance rejection control[J]. Journal of Shandong University (Engineering Science Edition), 2010, 40(6): 48-53.
[11] 张伟, 陈宇中, 胡永明. 遥控武器站的自抗扰控制[J]. 国防科技大学学报, 2011, 33(1): 44-46.
Zhang Wei, Chen Yuzhong, Hu Yongming.Anti disturbance rejection control of the remote control station[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2011, 33(1): 44-46.
[12] 朱承元, 杨涤, 李顺利. 用户卫星天线跟踪指向自抗扰控制方法[J]. 北京理工大学学报, 2006, 26(1): 82-86.
Zhu Chengyuan, Yang Di, Li Shunli.The user satellite antenna tracking pointing to the active disturbance rejection control method[J]. Journal of Beijing Institute of Technology, 2006, 26(1): 82-86.
[13] 廉明, 韩振宇, 富宏亚. 自抗扰技术在卫星姿态模拟系统中的应用[J]. 光学精密工程, 2010, 18(3): 616-622.
Lian Ming, Han Zhenyu, Fu Hongya.Active disturbances rejection control technique in the satellite attitude simulation system[J]. Journal of Applied Optics and precision engineering, 2010, 18(3): 616-622.
[14] 吕伟龙, 吴丹, 王先逵, 等. 自抗扰精密跟踪运动控制器的设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2007, 47(2): 190-193.
Lü Weilong, Wu Dan, Wang Xiankui, et al.Design of active disturbance rejection precision tracking motion controller[J]. Journal of Tsinghua University (Natural Science Edition), 2007, 47(2): 190-193.
[15] Goforth F J, Zheng Q, Gao Z.A novel practical control approach for rate independent hysteretic systems[J]. ISA Transactions (S0019-0578), 2012, 51(3): 477-484.

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Active Disturbance Rejection Sliding Mode Control for Time-Delay Systems

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[1]	杜宝林, 朱大昌, 盘意华. 机械臂模糊超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1343-1352.
[2]	赵静, 王鹏, 丁筱茜, 蒋国平, 徐丰羽, 孙雁飞. 基于观测器的四旋翼容错控制及仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(1): 1-10.
[3]	张瑞民, 陈巧玉. 基于光滑二阶滑模的机械臂轨迹跟踪控制[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(6): 1315-1322.
[4]	王旭光, 冯梦洁, 苏杰, 权家乐. 未知结构的MIMO时滞系统的时间迟延估计[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(5): 1122-1132.
[5]	王伟, 陈志梅, 王贞艳. 直角坐标机器人补偿滑模交叉耦合控制研究[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(4): 867-874.
[6]	兰永红, 贺锦霖. 不确定线性离散时滞系统的保性能预见重复控制[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(3): 529-538.
[7]	司玉洁, 熊华, 李喆. 拦截机动目标的三维自适应神经网络制导律[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(2): 453-460.
[8]	范存礼, 戴娟, 刘海涛, 苏中, 朱翠, 徐文婷. 基于神经网络与分数阶滑模的行星进入段轨迹跟踪控制[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(11): 2697-2703.
[9]	周颖, 贾巧娟, 张燕, 常明新. 改进的逆解耦自抗扰内模控制在磨矿中的应用[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(5): 837-847.
[10]	张鑫, 李嘉欣. 基于分数阶微积分的机械臂滑模控制的研究[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(5): 911-917.
[11]	韩凯伟, 王艳, 纪志成. 一种直线感应电机的新型积分滑模控制器的设计与仿真[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(11): 2146-2154.
[12]	米根锁, 梁骅旗. 基于干扰观测器的机械臂非线性滑模控制[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(9): 1935-1941.
[13]	侯利民, 任一夫, 刘恒飞, 林栋. 基于无速度传感器的永磁同步电机滑模自抗扰控制[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(5): 963-970.
[14]	黄宇, 谢天, 武蕊. 一类分数阶混沌系统的线性自抗扰优化控制[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(10): 2093-2102.
[15]	尹凤杰, 杨晖, 张颖. P2P-TV流媒体系统鲁棒自适应速率控制算法及仿真[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(1): 120-126.