Sliding on Manifolds: Geometric Attitude Control with Quaternions
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
这项工作提出了一个四元数为基础的滑动变量，描述指数收敛的误差动态任何向前完整的期望姿态轨迹。建议的滑动变量直接在由四元数形成的非欧空间上操作，并显式地处理双覆盖属性，以便在反馈中使用时进行全局姿态跟踪。滑动变量的深入分析，并在文献中的其他人相比。几个反馈控制器，包括非线性PD，鲁棒，自适应滑模控制。对具有不确定动力学的刚体的仿真结果表明了该方法的有效性和优越性。
2020-11-07 cs.RO cs.SY eess.SY
Asynchronous Model Predictive Control Under Model Mismatch: Stability and Performance Guarantees
Delft Center for Systems and Control, TU Delft（代尔夫特系统与控制中心，代尔夫特理工大学）
本文针对输入约束非线性系统，建立了异步确定性等价模型预测控制在模型失配下的稳定性与性能保证，量化了预测时域、执行间隔和不确定性对性能的影响，为异步MPC设计提供指导。
2026-09-09 cs.SY eess.SY
Feedback-based Digital Higher-order Terminal Sliding Mode for 6-DOF Industrial Manipulators
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
由于多自由度机器人操作器的非线性动力学、干扰和不确定性，其精确运动控制一直具有挑战性。针对大多数机械手采用数字信号控制的特点，提出了一种新的带有时滞估计的离散形式高阶滑模控制器。在设计中使用的机械手的动态模型允许适当处理的非线性，不确定性和干扰问题。具体而言，参数不确定性和干扰处理的时间延迟估计和非线性的机械手是由控制器的反馈结构来解决。在控制器中，终端滑模面和高阶控制方案的结合保证了快速响应和小的抖振幅度。此外，该控制器设计了一个修改的滑模面和变增益结构，使控制器的性能得到进一步提高。本文还分析了保证闭环系统稳定的条件。最后，仿真和实验结果表明，所提出的控制方案在机器人操作系统具有精确的性能。
2021-02-06 cs.RO cs.SY eess.SY
Sliding Mode Control for Uncertain Systems with Time-Varying Delays via Predictor Feedback and Super-Twisting Observer
针对带时变测量延迟、未知扰动及部分状态不可测的线性时不变系统，结合超螺旋观测器与开环预测器设计滑模控制策略，实现延迟补偿、状态估计与全局镇定，仿真验证了有效性。
2025-07-28 cs.SY eess.SY math.OC
Robust Sliding Mode Control of a Magnetic Levitation System: Continuous-Time and Discrete-Time Approaches
本文提出了三种磁悬浮系统的滑模控制器。首先，采用一种新的切换面和比例加功率速率趋近律设计了比例积分滑模控制器。PI-SMC比反馈线性化控制器在不匹配不确定性的存在下具有更强的鲁棒性，并且在收敛速度和稳定时间方面优于最近文献中报道的SMC方案。其次，为了减少PI-SMC中的抖振现象，提出了一种基于状态反馈的离散时间SMC算法。然而，扰动抑制能力在一定程度上受到损害。此外，为了提高鲁棒性，而不损害抖振减少的好处的离散时间SMC，不匹配的不确定性，如传感器噪声和跟踪输入干扰被纳入一个强大的离散时间SMC设计使用多速率输出反馈（MROF）。利用这种技术，可以实现全状态反馈控制器的效果，而不会引起动态控制器或额外的离散时间观测器的复杂性。此外，基于MROF的离散时间滑模控制策略可以稳定磁悬浮系统具有良好的动态和稳态性能，在存在不匹配的不确定性具有优越的鲁棒性。利用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统在所设计的控制器作用下的稳定性。仿真结果和分析比较表明，所提出的控制方案的有效性和鲁棒性。
2021-10-24 cs.SY eess.SY math.OC
A Unified Finite-Time Sliding Mode Quaternion-based Tracking Control for Quadrotor UAVs without Time Scale Separation
针对四旋翼无人机有限时间位置跟踪，提出基于四元数、连续可微滑模流形和过渡前馈的统一非线性控制框架，无需时间尺度分离即可保证半全局有限时间稳定并抑制有界扰动。
2025-07-26 cs.SY eess.SY
Data-Driven Adaptive Second-Order Sliding Mode Control with Noisy Data
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；University of Pavia（帕维亚大学）
本文提出了一种数据驱动的方法，用于设计一类部分未知动态的单输入非线性系统中的自适应次优二次滑模控制器，针对匹配和未匹配扰动。通过两阶段设计流程，结合噪声数据，实现闭环系统状态的半全局最终有界性和对匹配扰动的完全拒绝。
2026-06-05 cs.SY eess.SY
Regularization of non-overshooting quasi-continuous sliding mode control for chattering suppression at equilibrium
本文针对二阶系统非超调准连续滑模控制在原点处的不连续抖振问题，提出正则化方案，并通过ISS与iISS证明及数值结果验证其有效性。
2025-06-05 cs.SY eess.SY math.OC
Sliding Mode Control for Systems with Mismatched Time-Varying Uncertainties via a Self-Learning Disturbance Observer
本文提出了一种新型的滑模控制（SMC）算法，通过一种新型的自学习干扰观测器（SLDO）来处理系统中的不匹配不确定性。一个计算效率的SLDO的反馈误差学习计划的框架内，传统的估计法和神经模糊结构（NFS）并行工作。在此框架中，NFS估计不匹配的干扰，并成为领先的干扰估计器，而前者提供的学习误差的NFS学习系统的行为。仿真结果表明，与SMC、积分SMC（ISMC）和基于基本非线性扰动观测器的SMC（SMC-BNDO）相比，所提出的基于SLDO的SMC（SMC-SLDO）在不匹配时变不确定性存在的情况下保证了鲁棒控制性能，在不匹配时变不确定性存在的情况下也保持了标称控制性能。此外，SMC-SLDO不仅抵消了不匹配的时变不确定性，而且还改善了存在不匹配的时不变不确定性时的瞬态响应性能。此外，SMC-SLDO的控制器增益需要被选择为大于扰动估计误差的上界，而不是实际扰动的上界，以保证系统的稳定性，这导致消除对控制信号的抖动影响。
2021-03-21 cs.SY eess.SY
Sliding Mode Control and Subspace Stabilization Methodology for the Orbital Stabilization of Periodic Trajectories
本文提出了一种结合滑模控制与子空间稳定的方法，用于在欠驱动机械系统中实现周期轨迹的轨道稳定，通过避免复杂计算提高了鲁棒性。
2025-12-03 cs.RO cs.SY eess.SY
Robust Orbital Stabilization: A Floquet Theory-based Approach
研究了鲁棒轨道镇定反馈的设计问题。从一个已知的轨道稳定控制器的标称，无干扰系统，鲁棒反馈扩展设计利用滑模控制（SMC）的方法。本文的主要贡献是提供了一个建设性的设计过程中使用的SMC综合的时不变开关函数。更具体地说，它的零水平集（滑动流形）的设计，使用一个真正的Floquet-Lyapunov变换局部对应于一个横向线性化的Monodromy矩阵的不变子空间。这确保了渐近稳定的周期轨道时，系统被限制在滑动流形，尽管任何系统的不确定性和外部干扰满足匹配条件。具有挑战性的任务，欠驱动的小车摆系统的振荡控制匹配和不匹配的干扰/不确定性证明了所提出的计划的有效性。
2021-09-01 cs.SY eess.SY
Optimal and Robust Multivariable Reaching Time Sliding Mode Control Design
本文研究有限稳定系统中的最小到达时间控制问题，针对VSC和UVC策略设计了最优且鲁棒的状态反馈增益，通过LMIs在存在参数不确定性和外部扰动时实现最小有限时间收敛，并经实例验证。
2025-03-07 cs.SY eess.SY
Non-overshooting continuous in convergence sliding mode control of second-order systems
本文针对受扰二阶系统提出仅含一个自由参数的新型非线性滑模控制方法，通过Lyapunov函数实现参数整定与收敛性分析，具备无超调、有限时间收敛等特性，经数值与实验验证优于PD及次优非线性阻尼调节器。
2025-03-21 cs.SY eess.SY math.OC
Higher-order sliding mode observer design for linear time-invariant multivariable systems based on a new observer normal form
在控制工程领域的各种应用中，存在未知输入的动态系统的状态变量的估计起着重要的作用。现有的方法需要满足所谓的观测器匹配条件，依赖于状态变量的有界性或表现出增加的观测器阶数的两倍的植物顺序。针对强可观测线性定常多变量系统，提出了一种新的观测器规范形。与传统的规范形式相比，该方法还考虑了未知输入。所提出的观测器规范形式允许直接构造高阶滑模观测器，即使在存在未知有界输入的情况下，也能确保估计误差在有限时间内全局收敛。它的应用并不局限于满足上述限制的系统已经存在的未知输入观测器。所提出的方法可以利用有界导数和鲁棒状态反馈控制的未知输入的重建，这是通过一个教程的例子。数值模拟证实了所提出的工作的有效性。
2021-07-27 cs.SY eess.SY
Coupled Rendezvous and Docking Maneuver control of satellite using Reinforcement learning-based Adaptive Fixed-Time Sliding Mode Controller
针对未知空间环境中卫星耦合交会对接的不确定性控制问题，提出基于强化学习与 Actor-Critic 的自适应固定时间滑模控制器，并证明全局固定时间稳定性。
2025-05-12 cs.SY eess.SY
Razumikhin and Krasovskii Approaches for Safe Stabilization
This paper studies the stabilization and safety problems of nonlinear time-delay systems. Following both Razumikhin and Krasovskii approaches, we propose novel control Lyapunov functions /functionals for the stabilization problem and novel control barrier functions /functionals for the safety problem. The proposed control Lyapunov and barrier functions /functionals extend the existing ones from the delay-free case to the time-delay case, and allow for designing the stabilizing and safety controllers in closed-form. Since analytical solutions to time-delay optimal control problems are hard to b…
2022-06-28 cs.SY eess.SY
Distributed Optimal Voltage Control with Asynchronous and Delayed Communication
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science（哈佛约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）
本文提出了一种分布式反馈控制算法，通过异步和延迟通信实现对电压的最优控制，确保在非线性交流功率流模型下，即使存在通信延迟也能有效调节电压。
2020-01-27 cs.SY eess.SY
Safe Sliding Mode Controllers for Nonlinear Uncertain Systems
本文针对非线性不确定系统提出一种带外防护回路的滑模安全关键控制器，利用增广状态和控制障碍函数设计防护信号，在保证稳定性的同时满足安全约束，并给出闭式解避免实时求解二次规划。
2024-06-06 cs.SY eess.SY
Complex Aircraft Maneuvering using Reinforcement-Learning-Augmented Sliding Mode-Based Control
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本文提出一种结合深度强化学习和滑模控制的混合控制方法，通过前馈和反馈机制提升飞行控制的暂态性能和鲁棒性。
2026-08-25 cs.SY eess.SY
Stabilization of 2D discrete switched systems with state delays under asynchronous switching
School of Automation, Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学自动化学院）
针对控制器切换滞后于系统切换的异步切换问题，采用驻留时间方法设计状态反馈控制器，实现具有状态时滞和范数有界不确定性的Roesser型二维离散切换系统的鲁棒指数镇定。
2012-07-09 cs.SY eess.SY math.DS
From Data to Sliding Mode Control of Uncertain Large-Scale Networks with Unknown Dynamics
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；University of Pavia（帕维亚大学）
针对动态未知且受外部扰动的大规模互联网络，提出一种组合式数据驱动方法，利用子系统数据设计ISS李雅普诺夫函数和积分滑模控制器，在小增益条件下保证网络全局渐近稳定性。
2026-09-28 cs.SY eess.SY
Sliding Mode Control for Safe Trajectory Tracking with Moving Obstacles Avoidance: Experimental Validation on Planar Robots
Centre for Cyber-Physical Systems（网络物理系统中心）；Department of Aerospace Engineering（航空航天工程系）；Indian Institute of Science（印度科学研究院）
本文提出了一种统一的鲁棒轨迹跟踪和移动障碍物避障控制框架，通过通用运动学变换将多种车辆动力学转换为严格反馈形式，设计滑模控制器实现精确鲁棒跟踪，并结合碰撞锥控制屏障函数确保动态环境中的安全操作。
2026-04-27 cs.RO cs.SY eess.SY
Adaptive Terminal Sliding Mode Control Using Deep Reinforcement Learning for Zero-Force Control of Exoskeleton Robot Systems
K.N. Toosi University of Technology（K.N.图西理工大学）
本文提出一种结合自适应积分终端滑模控制与PPO深度强化学习的零力控制方法，用于5自由度上肢外骨骼机器人，通过注意力机制和LSTM实现实时参数调整，有效应对系统不确定性并提升控制精度与鲁棒性。
2024-07-25 cs.RO cs.SY eess.SY
Flight Control of Sliding Arm Quadcopter with Dynamic Structural Parameters
University of Cincinnati（辛辛那提大学）
介绍了一种新型四轴飞行器的概念设计和飞行控制器设计。该设计能够在飞行过程中变形无人机的形状，以实现位置和姿态控制。我们考虑的动态重心（CoG），导致连续变化的惯性矩（MoI）参数的无人机在这个设计。这些动态结构参数对系统的稳定性和控制起着至关重要的作用。四轴飞行器臂长是一个可变参数，采用基于姿态反馈的控制律进行驱动。实时计算MoI参数，并将其纳入系统的运动方程中。无人机利用螺旋桨的角运动和可变的四轴飞行器臂长进行定位和导航控制。CoG的运动空间是一个设计参数，它受致动器限制和系统稳定性要求的约束。详细介绍了该系统的运动方程、飞行控制器设计和可能的应用。此外，建议的形状变化的无人机系统的航路点导航任务和复杂的轨迹跟踪的比较数值模拟进行评估。
2020-04-27 cs.RO cs.SY eess.SY
Robust Asynchronous Q-Learning under Reward and State Corruption via Batching
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
研究在奖励和状态受对抗性损坏反馈下学习最优策略问题，提出基于批处理的BR-Async-Q算法，通过划分数据流为批次及构建鲁棒估计来抵御数据损坏，给出高概率误差界，为异步Q学习提供首个鲁棒性保证。
2026-07-27 cs.LG cs.SY eess.SY
A Probabilistic Model for Planar Sliding of Objects with Unknown Material Properties: Identification and Robust Planning
Rutgers University（罗格斯大学）
本文介绍了一种新的技术，学习未知物体的质量和摩擦分布的概率模型，并通过使用学习到的模型执行鲁棒滑动动作。所提出的方法在两个连续的阶段中执行。在探索阶段，机器人从不同角度戳桌面物体。观察到的物体的运动与各种假设的质量和摩擦模型的模拟运动进行比较。然后，相对于未知的质量和摩擦参数对仿真与现实的差距进行微分，并使用解析计算的梯度来优化这些参数。由于它是很难解开的质量从摩擦系数在低数据和准静态运动制度，我们的方法保留了一组局部最优的对质量和摩擦模型。基于每对模型的相对准确度来计算模型上的概率分布。在开发阶段，使用概率规划器来选择具有高置信度的稳定的目标配置和航路点。所提出的技术进行评估，对真实的物体，并使用一个真正的机械手。结果表明，该方法不仅可以准确识别非均匀物体的质量和摩擦系数，而且可以在不需要人工帮助或反馈的情况下，成功地将未知物体滑到桌子边缘并从那里拾取。
2020-08-05 cs.RO cs.SY eess.SY
Robust Topology Identification and Control of LTI Networks
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文提出一种鲁棒方案，用于识别和控制线性动态网络的拓扑结构，通过自适应反馈输入和滑模控制结合，实现网络动态渐近跟踪参考动态，并通过仿真验证理论成果。
2014-06-17 cs.SY eess.SY math.DS
Convergence of Iterative Water-Filling in Multi-User Non-Cooperative Power Control: A Comprehensive Analysis for Sequential, Simultaneous, and Asynchronous Schemes
本文针对多用户非合作功率控制场景，分析了顺序、同步、完全异步三种更新方式下迭代注水算法的收敛性，给出收敛到唯一纳什均衡的充分条件及鲁棒性结论，为无线网络参数设计提供依据。
2025-02-17 cs.GT cs.SY eess.SY
Trajectory Tracking Control of Skid-Steering Mobile Robots with Slip and Skid Compensation using Sliding-Mode Control and Deep Learning
本文提出了一种针对户外滑移转向移动机器人的轨迹跟踪控制方法，结合滑模控制与深度学习模型实现实时滑移和侧滑补偿，使轨迹跟踪系统性能提升超27%。
2023-10-23 cs.AI cs.RO cs.SY
A Response to the Reply Presented in "A Fair Comparison of Sliding-Mode and Immersion-and-Invariance Observers"
Tecnológico Nacional de México / I. T. de La Laguna（墨西哥国立理工学院拉古纳技术学院）；Tecnológico Nacional de México / I. T. de La Paz（墨西哥国立理工学院拉巴斯技术学院）
本技术报告针对相关回复，扩展了带非线性摩擦摆系统的观测器与控制器实验评估，对比了I&I自适应控制方案与自适应改进超螺旋观测器方案，发现相关整定准则无法普遍消除抖振。
2026-10-16 cs.RO cs.SY eess.SY
Tracking Through Decoupling Singularities: A Singularity-Robust Homotopy-Continuation Extension of Feedback Linearization
针对方形非线性控制仿射系统在解耦奇点处反馈线性化失效问题，提出将跟踪转化为实时弧长同伦延拓的奇点鲁棒轨迹跟踪控制器，通过特定矩阵和条件实现有界控制跟踪，经仿真验证了其有效性。
2026-09-15 cs.RO cs.SY eess.SY
