一类非线性时滞系统的模糊预测控制

利用模糊T-S模型对一类输入受限的非线性时滞系统进行建模;在此基础上,提出了模糊预测控制,推导了预测性能指标上界,将稳定性约束,输入约束变换成容易求解的线性矩阵不等式形式。采用了并行分布补偿预测控制器,基于李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法给出滚动时域优化的充分条件,证明了闭环系统的稳定性,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一类严格反馈时滞系统的自适应输出反馈控制

针对一类单输入单输出的严格反馈时滞系统研究跟踪控制问题。该控制系统包含不确定项、输出约束、未知死区特性和未知时间延迟。首先,设计一个状态观测器来估计无法测量的系统状态;其次,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络去逼近未知的系统内部动态;同时,利用障碍李雅普诺夫(Lyapunov)函数确保输出约束及Lyapunov-Krasovskii方法消除时滞项对系统的影响;最后,基于Lyapunov稳定性理论,构造一个鲁棒自适应神经网络输出反馈控制器,并且克服了过参数问题。结果显示,设计的神经网络输出反馈控制器可以保证闭环系统中的所有信号都是半全局最终一致有界的,跟踪误差能收敛到零值小的领域内。文中通过两个例子进一步验证了提出方法的有效性。     

具有受限转移率的跳变系统L2-L∞模糊控制

讨论了一类含不确定转移率的非线性Markov跳变系统的L2-L∞模糊控制问题。系统模态间转移概率所包含的不确定性是未知且有界的。通过Takagi Sugeno模型模糊建模，获取了整个闭环模糊动态方程。基于L2-L∞模糊控制理论，提出了使得系统随机稳定且满足一定输入输出L2-L∞特性的模态依赖的模糊控制器存在条件。利用构造的Lyapunov Krasovskii函数，结合线性矩阵不等式技术，给出了鲁棒L2-L∞模糊控制器的设计方法，并将其设计转化为一个优化问题。仿真示例说明了设计方法的有效性。     

基于扩张观测器的输入受限四旋翼飞行器轨迹跟踪动态面输出反馈控制

针对速度不可测和输入受限的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和外界干扰未知的情况,提出一种输入受限四旋翼飞行器轨迹跟踪动态面输出反馈控制方法。该方法首先设计非线性扩张状态观测器估计飞行器系统的速度和广义扰动,然后结合反演法和动态面技术设计动态面轨迹跟踪控制律,以降低控制算法的复杂性,同时引入双曲正切函数解决控制输入饱和问题,并构造辅助方程降低饱和效应,最后选取李雅普诺夫函数证明闭环系统所有信号一致最终有界。以大疆M100飞行器为目标进行控制仿真,结果表明,所设计的输出反馈控制器能够有效地处理飞行器系统控制输入受限、速度不可测和未知干扰问题,实现飞行器精确轨迹跟踪控制。     

一类切换系统的降阶输出反馈滑模控制

研究了一类含有非线性扰动切换系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制技术,提出了降阶输出反馈鲁棒控制策略,给出了系统的滑动模态可达条件,同时设计了该条件下各子系统的输出反馈滑模控制器,并根据李雅普诺夫函数和状态增益给出了离散切换策略,确保闭环切换系统是渐近稳定的.通过数值仿真验证了设计方法的有效性.     

非匹配非线性系统多滑模模糊控制

针对一类非匹配非线性系统,提出一种多滑模自适应模糊控制算法。通过将参数光滑投影算法,带饱和层的滑模面设计技术以及积分型李雅普诺夫设计技术集成起来,使得算法提高了系统在抑制参数漂移、抖振现象、控制器奇异等方面的能力。算法保证闭环系统所有信号的有界性且使得跟踪误差收敛于任意设定的饱和层内。仿真结果进一步说明了算法的有效性。     

一类MIMO网络控制系统的时滞相关鲁棒控制器设计

针对一类多输入多输出(MIMO)网络控制系统,提出一种时滞相关鲁棒控制器的设计方法.首先经过等价推导,将系统转化成具有多输入时滞的连续系统,利用李雅普诺夫函数,通过求解若干线性矩阵不等式,获得系统时滞相关鲁棒控制器.算法递推简单,避免了进行系统变换和处理交叉项,减少了计算负荷.仿真结果表明:在网络具有一定传输时延的情况下,该方法可以获得满足系统稳定性的控制器.     

基于正交函数网络的不确定混沌系统的控制

提出了基于正交函数网络的不确定混沌系统的自适应控制方法．通过利用计算简单、收敛速度快的单隐层正交函数神经网络，构建了一类不确定混沌系统的控制器．利用李雅普诺夫稳定性定理得到了该网络控制器的权值更新规则并保证了权值误差和跟踪误差的有界性．该控制器不仅能够保证混沌系统以有界误差对指定轨迹进行精确跟踪，也能够使有外部扰动的混沌系统快速跟踪一个指定的轨迹．最后，利用陈氏混沌系统和Lorenz系统进行了系统仿真，结果表明了该控制器在混沌控制中的有效性。     

不确定离散广义系统的保成本控制

针对一类具有范数有界时变参数不确定性的离散广义系统和二次成本函数,研究保成本控制律的设计问题。利用李雅普诺夫稳定性理论,得到了不仅使得闭环系统鲁棒二次稳定,而且闭环成本函数不超过某个确定上界的保成本控制存在的充分必要条件,并通过求解一个里卡蒂不等式给出了最优控制律的设计方法,最后通过数值例子说明方法的可行性。     

海流扰动下无人水下航行器的动态面反演轨迹跟踪控制

针对存在未知海流扰动条件下无人水下航行器(unmanned underwater vehicle, UUV)的轨迹跟踪控制问题, 提出一种欠驱动UUV的动态面反演轨迹跟踪控制方法。首先, 设计一种改进型海流扰动观测器来估测航行器动力学模型中存在的未知海流扰动。然后, 采用反演法并结合动态面控制技术设计三维轨迹跟踪控制器, 将控制算法中微分运算转换为简单且易于实现的代数运算, 降低控制算法复杂性的同时避免“微分爆炸”问题, 结合李雅普诺夫理论证明系统闭环稳定性。最后, 对所设计的控制器进行仿真验证, 结果表明所设计观测器能够有效应对时变海流干扰问题, 精确地完成UUV的轨迹跟踪控制任务。     

Distributed quantized consensus for agents on directed networks

Communication bandwidth and network topology are two important factors that affect performance of distributed consensus in multi-agent systems. The available works about quantized average consensus assume that the adjacency matrices associated with the digraphs are doubly stochastic, which amounts to that the digital networks are balanced. However, this assumption may be unrealistic in practice. In this paper, without assuming double stochasticity, the authors revisit an existing quantized average consensus protocol with the logarithmic quantization scheme, and investigate the quantized consensus problem in general directed digital networks that are strongly connected but not necessarily balanced. The authors first derive an achievable upper bound of the quantization precision parameter to design suitable logarithmic quantizer, and this bound explicitly depends on network topology. Subsequently, by means of the matrix transformation and the Lyapunov techniques, the authors provide a testable condition under which the weighted average consensus can be achieved with the proposed quantized protocol.     

具有不可微输入信号的改进型重复变结构控制

针对一类具有结构不确定性和周期性外部扰动的非线性系统,提出了一种改进型重复变结构控制（modified repetitive variable structure control, MRVSC）算法。在传统积分滑模面的基础上构造了改进型积分滑模面（modified integral sliding mode surface, MISMS）。基于MISMS,采用Lyapunov方法设计的MRVSC算法保证了非线性系统的运动轨迹在有限时间内到达MISMS并保持在MISMS上,并且使得滑模动力学系统变为重复控制系统。根据重复控制系统的稳定性条件及灵敏度函数选择MISMS的参数。仿真结果显示,与传统积分滑模控制算法进行比较,MRVSC算法使得非线性系统具有更好的跟踪性能。     

网络控制系统的事件触发与量化控制协同设计

针对资源受限的离散时间网络控制系统,提出一种基于性能优化的事件触发和量化控制协同设计方法。该方法主要通过事件触发降低网络带宽占用,采用带有缩放因子的动态量化器降低量化误差的影响,并将该网络控制系统建模成具有不确定参数的离散时间切换系统;根据稳定性和二次性能指标要求,利用分段李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式技术将性能指标最优问题转化为具有矩阵不等式约束的优化问题,给出了保证系统渐近稳定且二次性能指标最小的事件触发器参数、动态量化器可调参数及控制器增益协同设计方法。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

双滑模变结构控制的BTT导弹自动驾驶仪设计研究

由于倾斜转弯控制技术的特点决定了BTT导弹的数学模型存在多种耦合因素，因此目前STT导弹广泛采用的忽略通道间耦合关系的三通道独立设计方案已远不能满足BTT导弹控制系统的设计要求。基于变结构控制理论，采用了一种新的BTT导弹自动驾驶仪的设计方法。该方法把俯仰和偏航两个耦合严重的通道联合建立状态方程，用自适应极点配置设计双滑动模态，降低了控制量的切换频率；用趋近律方法设计变结构控制，其控制量参数用自组织模糊进行调节，可有效削弱滑动模态的抖振。这种控制器简化了变结构控制，计算量小。     

非合作目标自主交会的开关控制

针对面向非合作目标的航天器相对轨道动力学系统,研究了基于视线制导的开关控制问题。详细推导了视线相对运动模型,并定性分析了重力差项。基于相平面法,分别独立设计了横向和纵向相对运动通道的开关曲线控制算法。针对横向控制,基于比例导引律设计了开关曲线,并利用李雅普诺夫方法给出了稳定性证明。针对纵向控制,采用双开关曲线,并给出了一种相应的设计方法。数值仿真分析验证了所提出的开关控制方法的有效性。     

混合神经网络矢量量化的设计与实现

本文设计了一种混合神经网络矢量量化编码方法,利用Kohonen网络的自组织聚类功能设计矢量量化器码书,实现矢量量化,用三层BP网络完成码字的信道符号编码.该神经网络矢量量化编码器能够并行处理输入矢量,速度快,效率高,适用于语音和图像数据压缩.     

Formation Tracking for Nonlinear Multi-agent Systems with Input and Output Quantization via Adaptive Output Feedback Control

Signal quantization can reduce communication burden in multi-agent systems, whereas it brings control challenge to multi-agent formation tracking. This paper studies the output feedback control problem for formation tracking of multi-agent systems with both quantized input and output.The agents are described by a nonlinear dynamic model with unknown parameters and immeasurable states. To estimate immeasurable states and solve the uncertainties, state observers are developed by using dynamic high-gain tools. Through proper parameter designs, an output feedback quantized controller is established based on quantized output signals, and the quantization effect on the control system is eliminated. Stability analysis proves that, with the proposed control scheme, multi-agent systems can track the reference trajectory while forming and maintaining the desired formation shape.In addition, all the signals in the closed-loop systems are bounded. Finally, the numerical simulation and practical experiment are provided to verify the theoretical analysis.     

Controlling uncertain fuzzy neutral dynamic systems with Markov jumps

The robust H∞ control problems for stochastic fuzzy neutral Markov jump systems (MJSs) with parameters uncertainties and multiple time-delays are considered. The delays are respectively considered as constant and time varying, and the uncertain parameters are assumed to be norm bounded. By means of Takagi-Sugeno fuzzy models, the overall closed-loop fuzzy dynamics are constructed through selected membership functions. By selecting the appropriate Lyapunov-Krasovskii functions, the sufficient condition is given such that the uncertain fuzzy neutral MJSs are stochastically stability for all admissible uncertainties and satisfies the given H∞ control index. The stability and H∞ control criteria are formulated in the form of linear matrix inequalities, which can be easily checked in practice. Practical examples illustrate the effectiveness of the developed techniques.     

Control and optimization of sampled-data systems with quantization and actuator saturation

This paper is concerned with control and optimization for a sampled-data system with quantization and actuator saturation. Based quantization and actuator saturation a controller is introduced. The corresponding closed loop system is transformed into a system with input saturation and bounded external disturbance. A new Lyapunov functional is constructed to derive a sample-interval dependent condition on the existence of a state feedback controller such that the closed-loop system is exponentially convergent to an ultimate ellipsoid for the initial condition starting from some initial ellipsoid. Based on the condition, the desired controller is designed. Furthermore, optimization problems about the sample-interval, the ultimate ellipsoid and the initial ellipsoid are formulated. An example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.