并行双倒立摆系统的鲁棒同步控制

基于非线性系统反馈线性化方法,得到了倒立摆系统的局部反馈线性化模型,并构造非奇异坐标变换使系统满足特定的形式,采用Backstepping方法设计了倒立摆系统的鲁棒稳定控制器。进而根据所定义的系统同步误差设计了并行双倒立摆系统的鲁棒同步控制器。采用该同步控制器,在实际的实验装置上进行了实时控制实验。实验结果表明,所设计的同步控制器实现了倒立摆装置的稳定平衡以及小车的定点控制和正弦指令信号的精确跟踪,并且令两个装置间达到了同步运动。     

基于递推设计的鲁棒自适应摩擦补偿

针对机械运动控制系统中的非线性摩擦、惯量及外部扰动等不确定性,应用分段递推法设计了一种新型鲁棒自适应跟踪控制器。运用Lyapunov稳定理论证明这种控制器具有指数稳定的特点,且跟踪误差可以自由调整。仿真和实验结果表明,这种控制器具有良好的跟踪精度,其性能优于常规的PD控制。     

Robust attitude control of a 3DOF helicopter with multi-operation points

A 3DOF (three degrees of freedom) helicopter attitude control system with multi-operation points is described as a MIMO time-varying uncertain nonlinear system with unknown constant parameters, bounded disturbance and nonlinear uncertainty, and a robust output feedback control method based on signal compensation is proposed. A controller designed by this method consists of a nominal controller and a robust compensator. The controller is linear time-invariant and can be realized easily. Robust attitude tracking property of closed-loop system is proven and experimental results show that the designed control system can guarantee high precision robust attitude control under multi-operation points. This research is supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos. 60674017 and 60736024.     

鲁棒自适应输出跟踪控制在船舶操纵中的应用

针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型，将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合，提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略，实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够通过设计参数而得到保证，且可克服控制器奇异值问题。设计过程及数字仿真结果均表明，所设计的自适应非线性跟踪控制器对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。     

基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器反演滑模控制

针对高超声速飞行器非线性动力学系统中存在的高度非线性、多变量耦合及参数不确定等特点,利用非线性干扰观测器对各种干扰的逼近特性,结合反演滑模控制,设计了一种飞行器反演滑模控制器。该方法首先利用干扰观测器观测出系统的干扰,未观测出的部分干扰使用反演滑模控制进行补偿,避免了累积误差,实现对制导指令的鲁棒输出跟踪,并证明了系统稳定性。仿真结果验证了该方法能较理想地观测干扰,保证系统良好的鲁棒性。     

不确定Liu混沌系统的动态面跟踪控制

针对一类含有常参数不确定性及外部干扰的Liu混沌系统的跟踪控制问题,采用动态面控制方法设计了一个新颖的非线性自适应鲁棒跟踪控制器。该方法由于在逆推设计过程中结合使用了一阶低通滤波器,从而避免了因“微分项的膨胀”而引起的算法复杂性。理论分析及仿真结果均表明所得到的控制器能够保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐近期望跟踪轨迹,且对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。     

基于鲁棒模型预测的智能汽车轨迹跟踪控制研究

针对传统的基于跟踪误差模型轨迹跟踪控制器在复杂行驶环境下控制精度不高,鲁棒性差等问题,设计一种鲁棒模型预测轨迹跟踪控制策略.采用车辆凸多胞体动力学模型显式描述车辆动态特性,结合轨迹跟踪多目标约束设计鲁棒性目标函数,通过线性矩阵不等式优化方式求解状态反馈控制律;引入前馈控制消除稳态误差,提高跟踪精度.结果 表明:在不同行...     

时延高速通信网络的指数稳定跟踪控制

针对具有一个瓶颈和多用户的高速通信网络,当实际网络带宽的分配率跟踪上预定值,并且实际队列长度跟踪上给定的参考值,网络的数据丢失率就会很低,这时网络具有较高的利用率。本文基于线性矩阵不等式(LMI)和时延相关控制方法,设计一个控制器以实现指数稳定的跟踪控制。该控制器的设计只需知道时延的上界,指数稳定减少了过渡时间,加快了跟踪速度。当网络吞吐能力发生变化时,指数稳定使得新的平衡点很快达到,控制器无需调整参数,算法简单,易于实现。仿真实例说明了该控制器的有效性。     

严格区域稳定的模型参考自适应控制器设计

针对模型参考自适应控制的区域稳定性问题,采用Lyapunov直接法分析参数收敛与系统跟踪误差之间的关系。通过对系统误差项与参数估计项之间能量转移过程的描述,说明常规的区域稳定自适应控制器尚未充分考虑因估计参数振荡引起系统失稳的可能性。为此,提出一种简洁有效的区域稳定控制器设计方案,根据系统跟踪误差大小动态引入增益动态调整的鲁棒控制项,有效消除了控制中潜在的不稳定因素。基于SISO非线性系统的仿真研究验证了所提方案的有效性。     

基于递归神经网络的伺服系统自适应反步控制

针对伺服系统的系统参数摄动和非线性动态摩擦补偿问题,提出基于递归神经网络(RNN)的自适应反步控制(RNABC)系统设计方法.RNABC系统由反步控制器和鲁棒控制器组成,反步控制器包含RNN不确定观测器,鲁棒控制器则用来消除由于引入不确定观测器而带来的逼近误差.由于自适应反步控制的自适应律源于Lyapunoy函数的,因此系统的稳定性得到了保证.仿真结果表明,对于系统参数摄动和非线性摩擦干扰RNABC能使伺服系统具有很好的跟踪性能.     

一类串级不确定非线性系统的最优滑模控制器设计

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于SDRE控制的最优滑模控制方法。该方法采用两环控制结构，外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制，用以产生最优滑模面。内环控制器设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感。同时提出了两种求解依赖于状态的Riccati方程的方法，所设计的最优滑模控制器能使串级不确定系统具有鲁棒稳定性。最后通过一个仿真算例，验证了该控制方法的有效性。     

基于鲁棒控制Lyapunov函数的非线性自适应跟踪

研究了一类带有未知参数以及扰动的多输入非线性系统的自适应跟踪问题，利用控制Lyapunov方法设计出一种自适应控制器。该控制器对系统的参数和状态的不确定性具有鲁棒性，并且能保证系统闭环全局稳定。仿真结果表明，该控制方案具有良好的跟踪性能、鲁棒性及参数辨识能力。     

基于控制Lyapunov函数新性质的逆最优控制

利用控制Lyapunov函数的新特性,对非线性仿射系统进行了逆最优控制器的设计,进一步改进了基于控制Lyapunov函数的控制器的性能,并且该控制器对于一定范围的输入不确定性具有鲁棒性。将结论用于陈氏混沌系统不稳定平衡点的渐近稳定控制律的设计中,理论分析与仿真结果证明了该方法的有效性与实用性。     

永磁同步电动机自适应反步控制的建模与仿真

设计了一种基于自适应反步控制的永磁同步电动机非残性速度控制器，采用二阶滤波环节平滑速度指令．在设计非线性速度控制器的同时，进行不确定参数及负载力矩的在线自适应估计。建立了采用该控制器的永磁同步电动机速度伺服系统仿真模型．仿真结果表明，所设计的非线性控制器保证了系统的全局一致稳定性，永磁同步电动机伺服系统获得了很好的跟踪效果，并且对参数不确定性及负载力矩扰动具有很好的鲁棒性。     

火电机组免疫单神经元非线性控制方法仿真研究

针对火电单元机组控制系统,提出一种免疫单神经元非线性控制策略,并设计出一种新的非线性输出跟踪控制器.该控制器由稳定逆系统和免疫单神经元自适应PID反馈控制器组成.前者是根据逆系统方法求取的,用于提高系统的响应速度;而后者,则是利用生物免疫反馈规则,使神经元比例系数可以随工况的变化自动进行调整,用于提高系统的稳定性.通过不同负荷下的仿真结果表明,该控制策略具有较强的动态解耦能力,鲁棒洼,自适应能力以及快速稳定跟踪能力.     

软管式自主空中加油飞行控制系统与仿真研究

基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机飞行控制系统,建立了软管式自主空中加油仿真系统,并进行了仿真验证。根据生成的受油机参考跟踪、对接轨迹,通过输出跟踪观测器在线估算前馈控制信号和参考状态量,设计全状态反馈控制器精确跟踪参考状态,解决了受油插头难以近距离跟踪加油锥套并实现精确对接的问题。以某型UCAV为例,设计了基于全状态反馈控制的自主空中加油仿真系统并进行了数字仿真。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,设计的空中加油仿真系统能实现精确的双机加油设备跟踪与对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。     

基于鲁棒故障诊断LPV模型的舰载QUAV跟踪控制

设计适用于外部干扰抑制的无人机鲁棒故障检测与跟踪控制系统。首先,将舰载四旋翼直升机(quad-roto unmanned aerial vehicle, QUAV)建模为线性变参数系统(linear variable parameter system, LPVs),作为目标来进行系统设计。同时,为了进行故障检测和隔离,设计了一个强大的LPVs观测器,利用一组可行线性矩阵不等式(linear matrix inequalities, LMI)给出保证系统渐近稳定和抗干扰鲁棒性的充分条件。此外,基于LMI区域的极点配置考虑观测器的增益设计。然后,通过观测器库考虑故障检测和隔离方案,检测和隔离传感器故障。其次,通过考虑比较器集成控制方案对反馈控制器进行设计。目标是设计鲁棒控制器,使QUAV无偏差跟踪设定位置。最后,通过在模拟模型中,对算法的有效性进行实验验证。     

QFT control based on zero phase error compensation for flight simulator

To improve the robustness of high-precision servo systems, quantitative feedback theory (QFT) which aims to achieve a desired robust design over a specified region of plant uncertainty is proposed. The robust design problem can be solved using QFT but it fails to guarantee a high precision tracking. This problem is solved by a robust digital QFT control scheme based on zero phase error (ZPE) feed forward compensation. This scheme consists of two parts: a QFT controller in the closed-loop system and a ZPE feed-forward compensator. Digital QFT controller is designed to overcome the uncertainties in the system. Digital ZPE feed forward controller is used to improve the tracking precision. Simulation and real-time examples for flight simulator servo system indicate that this control scheme can guarantee both high robust performance and high position tracking precision.     

Stabilization and trajectory tracking of autonomous airship''s planar motion

The stabilization and trajectory tracking problems of autonomous airship＇s planar motion are studied. By defining novel configuration error and velocity error, the dynamics of error systems are derived. By applying Lyapunov stability method, the state feedback control laws are designed and the close-loop error systems are proved to be uniformly asymptotically stable by Matrosov theorem. In particular, the controller does not need knowledge on system parameters in the case of set-point stabilization, which makes the controller robust with respect to parameter uncertainty. Numerical simulations illustrate the effectiveness of the controller designed.     

具有对偶极点的不稳定过程的鲁棒控制

为了进一步完善不稳定系统的鲁棒控制器设计方法,将具有对偶极点的不稳定过程分成纯不稳定过程与一般的稳定过程两部分,对于纯不稳定过程采用先成形再镜像映射的方法,而对于一般的稳定过程则基于极点对消原则直接设计控制器,最后用闭环增益成形算法求解鲁棒控制器。将所设计的鲁棒控制器应用于磁浮列车的悬浮控制中,从仿真结果可以看出,控制效果可以达到小超调(<8%)、无静差、调节时间快(<0.1 s)、对模型摄动具有鲁棒稳定性。