变上限积分在非线性滑模控制设计中的应用庞莉莎周晶晶董飘飘

1第六届“创新杯”河南师范大学课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：变上限积分在非线性滑模控制设计中的应用申报者姓名（集体名称）：庞莉莎、周晶晶、董飘飘联系电话：[phone]指导教师：李钧涛所在学院：数学与信息科学学院类别：■A.自然科学类学术论文□B.哲学社会科学类社会调查报告和学术论文□C.科技发明制作A类□D.科技发明制作B类2说明1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2.申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3.表内项目填写时一律打印，字迹要端正、清楚，此申报书可在校团委网页（）上下载，同时可以复制。4.序号、编码不需个人填写，由校团委根据作品种类填写。5.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，学术论文及有关材料在8000字以内，社会调查报告在15000字以内。6.该申报表请以学院为单位于12月20日前送至校团委，同时请填好《作品汇总表》一式两份分别用打印版本和电子版一并报送。7.其他参赛事宜请向校团委咨询。联系人：孙冬青联系电话：33261563A1．申报者情况（个人项目）说明：1．必须由申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）2．本表中的学籍管理人员签名视为对申报者情况的确认。姓名庞莉莎性别女出生年月1991.3申报者情况学院全称数学与信息科学学院现学历大学本科专业数学与应用数学年级二年级学制四年入学时间2011.9作品全称变上限积分在滑模控制设计中的应用毕业论文题目通讯地址附Email河南师范大学中二楼218邮政编码453007联系电话手机号码[phone]QQ号码1195478612常住地通讯地址河南师范大学中二楼218邮政编码宿舍电话合作者情况姓名性别年龄学历所在单位周晶晶女21大学本科河南师范大学数学与信息科学学院董飘飘女20大学本科河南师范大学数学与信息科学学院资格认定学院学籍管理人员意见是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育的中国学生藉本科生和研究生。□是■否若是，其学号为：教务员签名：年月日4学院负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果■是□否负责人签名：年月日B1．申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1．必须由申报者本人填写；2．本部分中的学院意见视为对申报者所填内容的确认；3．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；4．硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称变上限积分在非线性滑模控制设计中的应用作品分类（A,C）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品撰写的目的和基本思路撰写目的：非线性滑模具有动态响应速度快，能在有限时间内收敛到稳态的特点，但它由于扰动会出现一些误差，且存在抖振现象。为了克服抖振，作者将合适的变上限积分引入到非线性滑模设计中，提出了全新型混合滑模设计方法，解决了非线性滑模由于扰动存在的误差问题和抖振问题，提高了非线性滑模在实际控制系统应用中的动态性能。基本思路：一、作者在深入分析传统非线性滑模面的基础上，将合适的变上限积分引入到非线性滑模设计中，预期提高非线性滑模在实际控制系统应用中的动态性能，设计出了一种新型混合滑模控制系统：51/1230()tqpSkedkxkx123,,kkk其中为正常数，,()pqqp为正奇数二、确定参数，确保滑动模态稳定。三、针对特定的系统，运用MATLAB进行仿真，验证该系统在实际滑模控制设计中的有效性。作品的科学性、先进性及创新之处科学性：作者通过翻阅前瞻性的文献，对各种滑模面进行了透彻严谨的理论分析，参考了国内外不同学者对滑模面的理论及见解。作品思路清晰，分析严谨，推理缜密，具有一定可行性。先进性：关注学术热点，大胆创新，设计思路紧跟科技前沿，学以致用，将数学分析，常微分方程等理论知识巧妙的应用于实际的控制系统中，实现理论与实践的结合，并将通过数学建模及仿真模拟验证其科学性、有效性。创新性：由全新的角度，将合适的变上限积分引入到非线性滑模面中组成全新的混合型滑模面。作品的实际应用价值和现实意义科学发展是国家发展一大要素，而控制系统是科学发展不可或缺的工具，作者设计的全新型混合滑模面以创新的理念，完善的构思可巧妙的用于国防科技领域，飞机、火箭、机器人、磁悬浮技术等科学发展领域。作为一种全新型混合滑模控制系统，它将集高效，快速，稳定的特点于一身，亦可应用于物理、数学、化学、生物、计算机、电气化、机械等不同学术领域的控制系统中。一、可用于低速PMSM无速度传感器调速系统二、倾斜转弯高超声速飞行器滚动通道的自适应全局控制三、永磁同步电动机调速形同中的应用四、电液伺服控制系统中的应用五、在火箭姿态稳定控制系统中的应用六、在磁悬浮技术实现零摩擦控制中的应用6学术论文文摘作者对传统的滑模面及积分滑模面进行透彻的理论分析，线性结构的滑模面能充分满足线性控制系统性能的设计要求，但它不能满足实际控制系统在有限的时间内达到平衡点这一要求。非线性滑模面虽然改善了系统状态在平衡点附近的控制效果，但他会由于扰动而存在抖振现象。然而引进积分项能抑制抖振现象。由此，作者设想将合适的变上限积分引入到非线性滑模设计中:1/1230()tqpSkedkxkx123,,kkk其中为正常数，,()pqqp为正奇数针对特定的系统，设计合适的滑模面，确定参数123,,KKK,P,Q，确保系统滑动模态稳定。结合设计的滑模面，运用MATLAB进行仿真，验证该系统在实际滑模控制设计中的有效性。作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励7鉴定结果请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录[1]ShuangheYu,XinghuoYu,ZhihongMan.RobustglobalterminalslidingmodecontrolofSISOnonlinearuncertainsystems[C].Proceedingsofthe39thIEEEConferenceonDecisionandControl,2000:2198-2203.[2]高为炳.变结构控制的理论及设计方法[M].北京:科学出版社,1996.[3]刘金琨,孙富春.滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J].控制理论与应用,24(3):407-415,2007.[4]华东师范大学数学系.数学分析[M].北京:高等教育出版社,2010.[5]李春娟,何墉.Buck变换器的鲁棒终端滑模控制[J].自动化技术与应用,2012(01):1-3,12.[6]范金锁,张合新,孟飞,胡友涛,夏朝辉.基于反演高阶滑模的飞行器最优末制导律[J].中国惯性技术学报,2012(01):29-33.[7]宋荣荣.单电磁铁悬浮系统的指数趋近律滑模控制[J].重庆理工大学学报(自然科学),2012(01):11-16.[8]ShuangheYu,XinghuoYu,ZhihongMan.Afuzzyneuralnetworkapproximatorwithfastterminalslidingmodeanditsapplications[J].FuzzySetsandSystems,148:498-486,2004.[9]王新华,陈增强,袁著祉.全程快速非线性跟踪-微分器[J].控制理论与应用,20(6):875-878,2003.[10]史永丽,侯朝桢.改进的非线性跟踪微分器设计[J].控制与决策,23(6):647-650,2008.[11]王红梅,张明路,张小俊,孟广柱.基于非线性干扰补偿的倒立摆反演终端滑模控制[J].河北工业大学学报,2012(02):5-9.8[12]MichaelDefoort,ThierryFloquet,AnnemarieKokosy,Wilfridperru-quetti.Anovelhigherorderslidingmodecontrolscheme[J].SystemsandControlLetters,(8):102-108,2009.[13]蒲明,吴庆宪,姜长生,程路.新型快速Terminal滑模及其在近空间飞行器上的应用[J].航空学报,32(7):1283-1291,2011.[14]郑雪梅,李琳,郑剑飞,冯勇.快速非奇异终端滑模在混沌系统中的应用[J].控制工程,17(1):64-67,2010.[15]NurkanYagiz,YukselHacioglu.Robustcontrolofaspatialrobotusingfuzzyslidingmodes[J].MathematialandComputerModelling,49(1-2):114-127,2009.[16]F.Nollet,T.Floquet,W.Perruquetti.Observer-basedsecondorderslidingmodecontrollawsforsteppermotors[J].ControlEngineeringPractice,16:429-443,2008.[17]杨普，张曾科.滑模变结构控制系统的抖振控制[J].清华大学学报(自然科学版),45(1):93-95,2005.申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）作品申报书一份9学院意见（学院盖章）年月日C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。10滑模变结构控制的发展历史早在20世纪50年代末、60年代初，前苏联学者Emelyanov、Utkin等人提出了滑模变结构控制的概念。到了70年代Utkin，Itkis等人总结并发展了滑模变结构控制理论，奠定了滑模变结构控制的理论基础。但早期的这些成果并没有引起控制界人士的重视。20世纪80年代关于滑动模态对参数摄动级外界扰动的完全不变性研究，被众多学者从不同的理论角度，运用各种数学手段进行了深入的研究，变结构控制开始了其新的发展阶段，并逐步发展成了系统化的理论。80年代后期，滑模控制理论也引起了我国学者的重视，高为炳、姚琼荟、王丰尧、胡跃明、周其节等人在这方面做了大量的研究，并出版了专著。如今，随着计算机和高新电子产业的发展成熟以及电机等技术的蓬勃发展，滑模变结构控制器更易于实现。滑模控制研究已涉及到离散系统、分布参数系统、时滞系统等众多复杂的系统.滑模变结构的国内外研究现状近年来国外学者对一般的非线性系统，用微分集合理论给出了滑动模态存在条件、可到达条件和等效控制描述，将线性切换平面改成了非线性的开关超曲面，给出了选择非线性流形，从而获得理想滑动模态的新途径。非线性系统滑模变结构控制一直都是各国学者关注的热点，由于非线性系统控制方法比较少，并且很多非线性系统是无法线性化的，滑模变结构的创始人之一Utkin率先研究了此问题，为非线性系统变结构的控制理论发展奠定了基础。目前该领域研究的最前沿包括了输入和状态受约束的非线性系统，输入受约束的非线性系统，非最小相位非线性系统的研究。在应用方面，滑模变结构已经用于解决更加复杂的问题，如解决运动跟踪、模型跟踪、不确定系统控制等一系列问题，并和Lyapunov稳定性理论、超稳定性理论、模型参考自适应理论相结合，产生了大量新的控制方法，这是它的一个发展趋势。高为炳院士针对系统从任意一点出发的状态如何到达滑模面的问题提出了趋近律的概念，并给