“滑模控制理论与应用最新进展”专刊 前言.pdf

第 40 卷第 7 期2023 年 7 月控 制 理 论 与 应 用Control Theory&ApplicationsVol.40 No.7Jul.2023“滑滑滑模模模控控控制制制理理理论论论与与与应应应用用用最最最新新新进进进展展展”专专专刊刊刊前前前言言言滑模控制因其对系统不确定性、参数摄动和外部扰动的强鲁棒性和易于工程实现等优点,已经成为非线性控制领域的一个重要分支.一方面,在处理非线性系统镇定、干扰抑制、参数不确定、输入/输出约束等非线性控制理论问题时,滑模控制理论得到了极大的发展,一系列滑摸控制相关设计工具和理论分析方法被提出,并得到逐步完善.另一方面,滑模控制理论也被尝试应用于多种实际工业系统,如机器人系统、电机系统、电动汽车、飞行器等.尽管滑模控制理论的发展已有几十年,但随着近年来智能系统的快速发展,滑摸控制理论还面临着一系列的挑战,如处理混杂系统、网络化系统、高阶非线性系统、抖振抑制等问题.此外,随着数字控制器性能的急速提升,滑模控制技术在工业控制系统中的实际应用也备受关注.基于上述考虑,本专刊聚焦滑模控制的最新理论、研究方法及其应用成果,共录用20篇研究论文,其中滑模控制基础理论与算法相关论文4篇,滑模控制理论在智能制造、电机控制、电气系统、无人机、自动驾驶、航空航天等领域的相关应用论文16篇.在滑模控制理论与算法方面,王永骥等研究了具有约束的二阶系统的固定时间跟踪控制问题,提出了具有输出/全状态约束的固定时间滑模控制方案,验证了闭环控制系统的稳定性.施卉辉等针对一类在有限时间内执行重复任务的不确定性非线性系统状态跟踪问题,提出了一种自适应滑模迭代学习控制方法,在存在初始偏移的情况下也能实现对期望轨迹的完全收敛.张林闯等针对实际系统中存在系统参数与结构随机变化、未知外界干扰、传感器时滞等不确定因素的影响,提出计及随机传感器时滞的一类不确定半Markov跳变系统鲁棒滑模控制方法,确保系统的状态在有限时间内吸引到预先设定的积分滑模面上.陈华等针对具有外部扰动和时滞的非完整轮式移动机器人系统,提出了一种基于非线性扰动观测器的时滞滑模控制方法,确保所提出的控制方案具有良好的跟踪精度和鲁棒性.关于滑模控制理论在智能制造、电机控制、电气系统等领域的应用,马艺飞等针对量化输入和有界扰动下柔性臂系统,提出了边界滑模控制策略,确保了系统状态能够在有限时间内到达滑模面,并且系统状态在滑模面上指数收敛.王军晓等针对系统中存在的关节摩擦、动力学参数不确定性和外部负载干扰等因素引起的柔性机械臂系统控制性能下降的问题,提出了一种基于扰动和摩擦补偿的非奇异快速终端滑模控制方法,提高了柔性机械臂系统的轨迹跟踪性能.从永正等研究了六自由度机器人关节力矩估计问题,设计了一种三阶超螺旋滑模关节力矩观测器,提高了机器人关节力矩估计精度.吴云凯等以自主式水下机器人六自由度模型为基础,提出了一种基于自适应阈值与扩张状态滑模观测器相结合的故障检测与估计机制,实现了对执行机构的故障具有较好的检测灵敏度和估计精度.赵静等为提高永磁同步直线电机的跟踪性能与增强系统的鲁棒性,提出了分数阶超螺旋滑模控制策略,实现了永磁同步直线电机的跟踪控制.张智鑫等为了优化永磁同步电机伺服系统的控制性能,提出了一种基于非奇异快速终端滑模控制和扩张状态观测器的复合控制策略,实验验证了所提控制器具有良好的位置跟踪性能且收敛速度快,对外部干扰具有强鲁棒性.王孝洪等研究了无位置传感器下的永磁同步电机控制问题,提出了一种改进型自适应超螺旋滑模观测器,在此基础上,提出了一种观测器参数自适应调整策略,解决了观测器增益在不同速域下参数不匹配的问题.王志鹏等研究了一类计及电动汽车的电力系统中的负荷频率控制问题,在未知扰动波动范围的条件下设计了自适应滑模控制律,有效地调节电网的频率波动.与此同时,滑模控制理论在无人机、自动驾驶、航空航天等领域也得到了广泛应用.孙谷昊等针对存在安全约束的四旋翼无人机,提出了一种基于双闭环思想及控制障碍函数求解二次规划问题的控制器设计框架,保证四旋翼无人机能够快速稳定地跟踪给定轨迹.张思洁等研究了四旋翼无人机在外部干扰、执行器存在部1150控 制 理 论 与 应 用第 40 卷分失效和偏置故障并发情况下轨迹跟踪的控制问题,设计了一种基于快速终端滑模控制算法容错控制器,提高了系统对故障的响应速度和轨迹跟踪性能.赵振华等针对受多源干扰和舵面故障影响的飞翼无人机系统姿态跟踪控制问题,提出了一种基于高阶滑模观测器的复合连续非奇异终端滑模主动抗干扰容错控制算法,实现了姿态跟踪误差有限时间收敛.丁晨等针对农用拖拉机在未知扰动影响下的路径跟踪控制问题,提出了基于自适应二阶滑模和扰动观测技术的路径跟踪控制策略,保证农用拖拉机能快速且稳定地跟踪上任意弯曲的参考路径.刘浩鸣等研究了跨座式捷运车辆编组协同巡航控制问题,应用了分布式固定时间终端滑模估计器估计领航编组的位置和速度,提出了基于固定时间理论的跨座式捷运车辆编组分布式协同巡航控制方法.王宁等针对系统动态未知的无人艇在推进器故障与饱和约束下轨迹跟踪问题,提出了一种基于固定时间扩张状态观测器的积分滑模容错控制方法,保证了系统实际固定时间稳定且位姿跟踪误差严格位于指定范围内.张琪杰等针对在实际运行中会受到未知外部环境干扰和模型不确定性等因素影响的蛟龙号载人潜水器系统,设计了一种基于干扰特性指标的新型自适应滑模控制方法,实现对有益干扰的利用和有害干扰的补偿.曹腾等针对含有外部扰动和执行器故障的一类航天器姿态控制系统,提出了基于滑模控制和迭代学习观测器的指定时间主动容错控制器,使得故障系统的姿态能在指定时间跟踪上指令信号.滑摸控制作为控制理论与应用的一个重要方向.本专刊所发表的论文可能存在一些不足,代表性也不够全面,敬请谅解.最后,感谢作者们分享研究成果,感谢审稿专家们对审稿工作的支持以及提出的宝贵审稿意见,感谢 控制理论与应用 编辑部严谨高效的工作与付出.正是在各方共同努力下,才确保了本专刊能够和读者及时见面.李世华 东南大学胡庆雷 北京航空航天大学丁世宏 江苏大学都海波 合肥工业大学