侧壁式气垫船升沉运动鲁棒自适应滑模控制

考虑具有动态参数不确定和时变海浪扰动的侧壁式气垫船升沉运动控制问题,将自适应技术与滑模控制方法相结合,设计侧壁式气垫船升沉运动鲁棒自适应滑模控制律.应用自适应技术设计自适应律,估计由动态参数不确定和时变海浪扰动构成的不确定项的未知界;基于不确定项界的估计,应用滑模控制方法,设计鲁棒自适应控制律,并用边界层方法消除滑模控制引起的抖振现象.理论上证明了所设计的控制律能够降低侧壁式气垫船升沉运动幅值,保证侧壁式气垫船升沉运动闭环控制系统中的所有信号是一致最终有界的.最后,基于一艘挪威海军的侧壁式气垫船的仿真研究验证了所设计的侧壁式气垫船升沉运动鲁棒自适应滑模控制律的有效性.     

航行补给中的补给船鲁棒同步控制

针对航行补给作业的补给船同步航行控制问题,考虑了补给船动态不确定性和未知时变环境扰动,将扰动观测器和矢量逆推方法相结合,设计了补给船鲁棒同步航行控制律.在被补给船的某一舷外引入与其航迹距离相对固定的虚拟航迹,构造扰动观测器,估计由船舶动态不确定性和时变扰动构成的复合扰动;采用矢量逆推方法,设计补给船鲁棒同步航行控制律,使补给船能够以任意小的误差跟踪虚拟航迹,从而实现补给船与被补给船的同步航行,并保证补给船航迹闭环控制系统中所有信号全局一致最终有界.基于一艘补给船的仿真研究结果及比较验证了所提出的补给船同步航行控制律的有效性和低保守性.     

基于LESO无人水下航行器鲁棒动态面悬停控制

针对时变未知环境干扰及模型不确定下的全驱动型无人水下航行器(UUV)的悬停控制问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的鲁棒动态面控制算法.首先,根据系统模型设计LESO在线估计时变环境力与模型不确定性引起的复杂干扰;然后,基于标称模型和LESO估计的UUV状态,采用反步法设计控制器,并引入动态面控制技术得到平滑的虚拟控制律导数,同时在控制律中引入自适应鲁棒项来补偿级联控制系统的不确定性;最后,证明了UUV闭环级联控制系统的所有误差信号一致最终有界.通过对一艘全驱动型UUV的仿真实验,验证了该方法的有效性.     

自适应反演控制在一类非线性系统中的应用

针对一类不确定性上界未知的非线性系统,提出一种自适应反演控制方法.建立了一类带有外界扰动的不确定非线性系统的数学模型.将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统,采用反演思想,并用自适应更新律对非线性系统不确定性上界进行估计,设计了自适应反演控制器并证明了李亚普诺夫稳定性.采用所设计的控制律使非线性系统的输出能跟踪期望的轨迹,具有一定的鲁棒性.用数值仿真验证了所设计控制器的良好跟踪性能.     

欠驱无人水面船有限时间自抗扰循迹控制方法

针对欠驱无人水面船在外界时变环境干扰和模型不确定影响下如何提高循迹控制性能的问题,提出了一种带漂角观测器的有限时间自抗扰循迹控制方法.首先,基于有限时间稳定性理论设计有限时间非线性干扰观测器,对时变大漂角进行在线估计,并结合视线法引导律(LOS),提出有限时间引导律(FLOS),提高引导系统的响应速度和鲁棒性,使得船舶...     

时变不确定受扰时滞非线性离散系统的鲁棒H∞控制

针对时变不确定时滞扰动非线性离散系统,基于Lyapunov函数及线性矩阵不等式方法,在非线性项满足特定的条件下,得到了时滞相关无记忆状态反馈鲁棒H∞控制的充分条件.研究了不确定时滞非线性系统具有时变未知且满足一定条件的不确定参数和输入、状态时滞,结果表明,鲁棒稳定判据与系统时滞的大小无关.分析了一种鲁棒控制器的设计方法,使得闭环系统是渐近稳定的.最后,通过数值实例验证了该控制方法是可行的.     

水下旋翼式平台近水底扰动定深控制方法研究

针对水下旋翼式平台在近水底工作时的时变非线性干扰问题,提出一种基于干扰观测器的动态面控制器以实现水下旋翼式平台的近水底定深控制。首先,采用水下航行器建模理论并结合牛顿欧拉方法建立水下旋翼式平台的运动学和动力学模型;然后,采用动态面控制方法处理系统的非线性特性,引入一阶滤波器对虚拟控制律进行滤波,以此来代替复杂的微分运算,同时,通过非线性干扰观测器对系统内外部总扰动进行观测估计,并通过李雅普诺夫理论证明系统的稳定性;通过仿真实验验证所设计控制策略在白噪声模拟的随机干扰和参数不确定条件下的有效性;最后,设计开发实验样机,并在不同期望深度的近水底开展定深实验。研究结果表明：在水底反冲击力的作用下,相比动态面控制和串级PID控制,采用所设计的控制策略,平台姿态通道和深度通道的控制精度均有不同程度的提高,说明所提出的控制方法具有较好的鲁棒性,可有效解决近水底扰动问题。     

不确定机械臂的组合自适应迭代学习轨迹跟踪

针对一类同时含未知时变和未知定常参数、并带有可重复时变干扰的不确定机械臂系统,为精确跟踪期望轨迹并加快跟踪误差的收敛速度,提出了一种具有抗扰能力的机械臂组合自适应迭代学习控制算法.对未知定常参数和未知时变参数,分别采用时域和迭代域的参数自适应迭代学习律,并基于估计参数设计了机械臂的自适应迭代学习轨迹跟踪控制律.利用相似李亚普诺夫函数证明了轨迹跟踪误差的收敛性.针对二自由度关节式机械臂的仿真结果表明,应用所提算法可实现精确的轨迹跟踪,并加快迭代学习的收敛速度.     

不确定奇异系统的有限时间容错控制器设计

讨论了不确定线性奇异系统的有限时间容错控制问题. 针对一类具有时变外部扰动的不确定奇异系统,运用线性矩阵不等式方法(LMI),设计了鲁棒容错状态反馈控制律,使得当奇异系统执行器发生故障时,故障闭环系统仍然是无脉冲的,且保持有限时间状态稳定,同时也给出了有限时间容错控制器存在的充分条件和设计方法,数值算例验证了该容错控制设计方法的有效性.     

马氏参数非精确可测得情况下的线性跳跃系统鲁棒自适应控制

讨论了一类不确定混合线性系统在其Markov跳跃参数所处模态非精确可测得情况下的鲁棒自适应控制问题.基于混合系统模式下的LaSalle稳定性定理,对系统不确定部分的未知范数上界给出了一种参数自适应估计方法并设计了相应的鲁棒自适应控制律,实现了不确定混合线性系统以概率1渐近稳定.设计了仅依赖于跳跃参数的非精确测量值的鲁棒控制律.仿真结果验证了该方案的有效性.     

电励磁同步电机的U模型自抗扰无速度传感器控制

为有效抑制电励磁同步电机调速时负载等外部干扰对系统稳定性的不利影响,同时考虑到高强度干扰引发的编码器故障,提出一种基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略。首先针对高强度干扰对编码器的影响,建立了基于U模型的电机转速估计模型;然后将负载扰动归为未知扰动,利用扩张状态观测器对扰动进行观测,并将电机转速估计值作为速度反馈,通过反馈控制律进行主动补偿,提出基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略;最后对基于U模型的自抗扰控制器与传统PID控制器进行仿真和实验对比。结果表明,基于U模型的自抗扰控制器较传统PID控制器具有更好的动静态响应特性;基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略具有有效性;在编码器出现故障时,通过U模型对转速的估计仍可保证系统稳定运行,同时还可提高系统的动态性能和抗干扰能力。     

自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用

为提高控制系统的鲁棒性,增强干扰抑制能力,提出了适用于气压伺服系统的自抗扰控制器方案,并讨论了控制参数的整定.自抗扰控制器为非线性控制器,由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律3部分构成.扩张状态观测器可以实时观测系统状态和扩张状态,从而实现全状态反馈及系统不确定性和外扰的补偿控制.自抗扰控制器的设计不依赖于被控系统的精确数学模型,并对内外扰有较强的抑制能力,在整个系统工作区间都有良好的鲁棒性.仿真结果表明,自抗扰控制器对气动伺服系统模型的不确定性以及外干扰的鲁棒性较好,且具有较优的动态性能.     

基于自抗扰控制的光伏并网功率调节系统

 光伏并网功率调节（PVPC）系统是将光伏并网发电和有源电力滤波合为一体的综合系统,它易受电网扰动和外部环境变化的影响,存在诸多不确定性因素。将自抗扰技术应用到PVPC系统的控制中,把系统模型中的不确定因素与外部扰动统一视为系统的未知干扰。通过扩张状态观测器对扰动进行动态观测,然后利用非线性状态误差反馈控制律进行补偿,使系统的控制律与系统内部的参数和未知扰动无关,而仅与系统的给定输入和输出有关,免去了对负载电流谐波和无功的检测,使系统控制过程得以简化。仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器能取得预期的控制效果,具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。     

不确定关联时滞系统基于观测器的鲁棒分散镇定

讨论了一类不确定关联时滞系统基于状态观测器的鲁棒分散镇定问题·系统的不确定性是未知时变且范数有界的,系统状态及控制输入、互联项中均存在时滞·根据李亚普诺夫稳定性理论,给出了系统可分散输出反馈镇定的充分条件,即一组线性矩阵不等式(LMI)有解·所设计的分散控制器保证系统渐进稳定·仿真结果表明,该方法是有效的·     

基于SVM-ADRC的全垫升气垫船航向控制

为改善全垫升气垫船的操纵性,提出了一种基于支持向量机的参数自整定自抗扰控制算法.采用扩张状态观测器观测系统内外扰动并加以补偿,利用非线性误差反馈控制律提高控制性能.利用支持向量机辨识系统非线性关系,建立其瞬时线性化模型.结合最优控制的二次型性能指标思想,实现自抗扰控制参数的自整定.仿真结果表明：在恶劣环境扰动下,所设计控制器能够实现全垫升气垫船航向的精确控制,调节时间短、超调量小、自适应性强.     

经由控制器切换下的不确定时滞系统的鲁棒控制

研究了一类基于控制器切换下的不确定系统的鲁棒镇定问题．假设系统存在有限个备选的静态状态反馈控制器，在每个备选的控制器均不能镇定系统的情况下，针对状态矩阵、控制输入矩阵及状态时滞部分同时带有参数不确定性的系统，利用凸组合条件设计出相应的切换策略，经由控制器切换得到了不确定系统镇定的一个充分条件，并且此条件可转化为求解线性矩阵不等式（LMI）问题．最后仿真结果表明所设计切换策略的正确有效性．     

基于Backstepping-L1自适应控制的旋翼飞行器容错控制

针对旋翼飞行器控制过程中存在侧风等外界干扰、飞机本身存在未建模动态等不确定性,提出了一种基于Backstepping-L1自适应控制的旋翼飞行器容错控制方法。首先,在不考虑不确定性的情况下,根据旋翼飞行器的动力学方程和运动学方程,利用Lyapunov函数方法设计了基于Backstepping控制的姿态控制律,实现了闭环系统的稳定控制,且响应快速精确。其次,考虑不确定性对系统的影响,在Backstepping控制器的基础上,通过引入自适应律和状态观测器,实现对不确定性的实时估计和系统状态的在线观测,进而设计出具有鲁棒性的L1自适应控制器,消除了不确定性的影响,实现了旋翼姿态的容错控制。再次,通过引入一个闭环稳定的自治参考系统,对所设计的L1控制器进行稳定性分析,分析表明:设计的状态观测器跟踪误差有界并收敛到0,能够准确实时地估计被控系统状态;自适应律可快速自适应于系统存在的干扰及未建模动态等不确定性;控制律可以保证系统在正常状态及存在不确定性的情况下实时跟踪引入的参考系统,且跟踪误差趋近于0,从而保证系统稳定。最后,通过MATLAB仿真对比验证了该方法的有效性。     

一类不确定切换模糊系统的鲁棒可靠自适应控制

提出了一类不确定切换模糊系统的模型并研究其鲁棒镇定问题,模型中的每个子系统均为不确定模糊系统.对于系统的外部干扰具有未知上界的情况,当执行器"严重失效"而未失效部分不能镇定原系统时,使用切换技术和多Lyapunov函数方法构造出模糊鲁棒自适应可靠控制器,使得相应的闭环系统对所有可能的不确定性和所有允许的执行器失效一致最终有界,同时设计了可以实现闭环系统一致最终有界的切换律.仿真结果表明了所设计方法的可行性与有效性.     

卡尔曼状态观测器在机器人力控制中的应用

为解决机器人与环境间接触力控制性能受机器人本身动力学参数时变、接触环境变化以及力测量信号干扰噪声影响的问题,设计了基于卡尔曼状态观测器的机器人力控制方案,采用递归最小二乘法来实时估计环境刚度矩阵,引入系统状态误差反馈和卡尔曼滤波算法实现机器人力控制系统对外界干扰及系统模型误差的补偿．实验结果表明：在环境刚度未知的条件下,采用该控制方法可使机器人末端与环境间接触力的误差控制在10％左右．     

基于主动自适应滑模控制的超混沌系统同步

针对一类带不确定性和外界扰动的超混沌系统的同步和反同步问题进行了研究.考虑到驱动系统与响应系统所受干扰和不确定性的上界未知的情形,将主动滑模与自适应控制相结合,利用参数自适应更新律对未知参数进行了估计.利用连续函数来替代控制律中的非连续符号函数,解决传统滑模控制器的抖动问题.利用Lyapunov稳定性理论证明了误差系统的渐近稳定性,数值仿真结果验证了设计的控制器的有效性.