非线性系统的2自由度VRFT控制器设计

针对非线性系统的复杂性,提出了由非线性前馈控制器与线性反馈控制器构成的2自由度控制器设计。通过设计虚拟参考信号,将非线性前馈控制器的设计转化为非线性函数在某类基函数展开式下的参数辨识;在此基础上,增加一线性控制器于反馈回路用以增强系统的跟踪性能,采用递推最小二乘法辨识线性控制器参数。对闭环系统的稳定性进行了理论分析,给出跟踪误差的上界;最后进行了仿真验证。     

方波型无刷直流电机位置跟踪控制研究

针对方波型无刷直流电机的位置跟踪控制问题, 利用李亚普诺夫稳定性理论及线性矩阵不等式, 提出一种关于相电流及角速度的非线性降阶观测器及非线性位置跟踪反馈控制器. 从理论上, 经由引入可调参数,解决了该系统线性部分的不可控和不可观性, 论证了在所设计的控制器作用下,受控系统能实现渐近跟踪. 数值实验显示该受控系统的位置输出能快速跟踪给定的参考信号,并且转矩脉动能被有效抑制.     

高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计

针对典型跟踪微分器函数形式复杂、稳定性差和输出振颤明显的问题,设计了一种改进的高稳定性快速收敛非线性-线性跟踪微分器(MTD).首先通过引入非线性奇指数函数环节和线性函数环节构造MTD的跟踪函数,然后利用李雅普诺夫直接法和系统等价性证明MTD的全局渐近稳定性,最后通过对参数物理意义和参数变化对跟踪输出精度影响的分析得到MTD参数整定规则.跟踪过程中,当状态与平衡点距离较远时,MTD以非线性环节为跟踪函数主体驱动状态向平衡点快速收敛,以提高系统输出的跟踪速度;当状态与平衡点接近时,MTD以线性环节为跟踪函数主体驱动状态平稳逼近平衡点,以抑制系统输出振颤.仿真表明,MTD参数容易整定,与典型跟踪微分器相比,MTD在系统稳定性、收敛速度和输出平稳性方面具有优势,且具有滤波功能.     

广义非线性系统的可靠H∞输出跟踪控制

针对一类广义非线性系统的可靠H∞输出跟踪控制问题,应用Tagaki-Sugeno(T-S)模糊控制方法,在执行器发生故障的情况下设计可靠控制器,使系统输出能跟踪参考信号,且跟踪误差系统渐近稳定并满足给定的H∞跟踪性能.基于线性矩阵不等式方法,给出了广义非线性系统实现H∞输出跟踪的充分条件,以及可靠控制器的设计.仿真结果表明了所设计的控制器在执行器正常或发生故障时的有效性.     

利用跟踪控制实现异结构混沌系统的同步

根据Lorenz系统和新系统的动力学特性,设计了非线性反馈控制器,利用跟踪控制使异结构混沌系统成功地达到了混沌同步.依据线性稳定性理论分析,确定了控制系统的稳定性.数值模拟表明,适当选择反馈增益系数可使响应系统得到有效控制.此方法在控制过程中无需计算Lyapunov指数,从而降低混沌控制的工作量,提高保密通信的性能.     

带有时变死区的T—S模糊系统的自适应跟踪控制

研究了一类带有时变死区的T-S模糊系统的自适应跟踪控制问题.其中将时变的非线性死区的输出表示为线性输入和有界干扰,并且干扰的界是未知的.基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法提出了系统的跟踪控制器的设计方法,对给定的n阶可微的有界参考轨迹和给定的跟踪精度.所设计的控制器能够保证系统的跟踪误差满足跟踪精度,同时保证闭环系统的所有信号有界.     

一类非线性系统的鲁棒自适应控制

作者考虑一类具有有界于扰和未知参数的非线性系统（１）,设计出一种适用于输出跟踪的鲁棒自适应控制器。该控制器对线性参数化的不确定性和有界干扰具有鲁棒性,能保证闭环系统的全局稳定性,并解决了ε－跟踪问题。仿真实例表明,所设计的鲁棒自适应控制器具有良好的跟踪性能,而且所需的控制量不大,其数值在容许控制的范围之内。     

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.     

间接自适应动态递归模糊神经网络控制器设计

针对仿射非线性系统,提出了一种新型的基于动态递归模糊神经网络(DRFNN)的间接自适应控制器.该控制器采用DRFNN对系统的动态非线性映射进行在线估计,并依据李亚普诺夫稳定性理论推导出DRFNN参数在线调整的自适应算法,同时运用投影算法确保参数向量处于约束集合内.应用自适应DRFNN对动态非线性映射进行在线估计时,仅采用被控系统的1个状态变量作为其输入,避免了因增加输入个数而导致网络结构膨胀的问题,从而加快了收敛速度.仿真结果表明:由自适应DRFNN构成的控制器可使系统具有满意的跟踪性能.     

基于非线性滑动模的机器人鲁棒自适应分散控制策略

提出了一类基于非线性滑动模的鲁棒自适应分散控制策略,用于不确定性机器人的轨迹跟踪.该控制器结构简单,由一个分散的补偿控制器、一个非线性反馈项和一个线性反馈构成,其实现只需了解系统的期望轨迹和各关节输出的位置及速度状态,而不需要详细的系统模型.其主要特点是基于一类饱和型函数提出了一类非线性补偿控制器和一类非线性滑动模的设计方法,能够消除现存文献在设计机器人分散控制器时做的所有限制性假定.基于Lyapunov理论的严格分析和计算机仿真均证明该控制策略能够有效地克服通常难于建模的摩擦力和外部扰动影响,并保证系统误差状态全局的渐近稳定.     

无模型预测控制及在溴化锂机组控制中的应用

为解决带有时滞特性的制冷系统的控制问题,提出了一种改进的无模型自适应预测控制算法,并将其应用到制冷系统控制方案中。首先,提出一种引入两个参数L1,L2的参数估计控制方案,改善了MFAPC( Model-Free Adaptive Predictive Control) 的伪偏导数参数估计过程,使算法在达到减参目的的同时提升了稳定效果; 之后在控制输入准则函数中加入了控制输出误差和。最后引入典型线性和非线性时滞系统、跟踪时变信号系统、溴化锂制冷系统,对其跟踪控制问题进行了仿真比较研究。仿真结果表明,改进的无模型预测控制算法能取得更稳定的输出结果,且有更快的响应速度和更好的控制性能,同时解决了带有时滞特性的制冷系统控制问题。     

飞艇森林巡防轨迹跟踪的滑模控制

为实现无人飞艇在森林巡防时的轨迹跟踪控制, 针对飞艇飞行运动的非线性、 耦合等特点, 提出一种滑模控制方法。基于牛顿第二定律等定理推导飞艇巡防飞行的精确数学模型, 并通过选取状态向量和控制向量, 将其数学模型描述为非线性控制系统。通过泰勒级数展开将非线性系统简化为线性系统, 并设计滑模控制律, 同时采用饱和函数的方法抑制了滑模控制中的抖振问题。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制系统的稳定性。仿真结果表明, 该方法的轨迹跟踪效果较为理想, 可实现无人飞艇对期望轨迹的精确跟踪。     

含弹性索的绳牵引并联机构的动力学和末端轨迹控制

为了能为实际应用提供更多的机构构型选择及更有效地研究机构动力学和轨迹控制问题,以2索(一索为弹性索;另一索为普通无质量无弹性刚性索)牵引末端执行器实现2个方向平动运动的2T机构为例,研究其动力学和末端轨迹控制问题.首先,在末端执行器运动方程的基础上,推导机构系统的逆动力学公式,给出机构动力学系统的状态空间表示及体现其具有微分平坦性的非正式表达;接着,利用非线性控制理论的线性化过程严格证明该微分平坦性,并获得微分平坦输出量和微分同胚于机构动力学系统的拥有Brunovsky正则形式的线性化和解耦化的等价系统;最后,通过针对该等价系统设计外环线性状态反馈控制器,实现末端执行器的渐近稳定轨迹跟踪,并进行实例控制仿真研究.结果表明:控制仿真可实现末端轨迹渐近稳定跟踪,稳定之后的跟踪误差值为0;但在稳定之前存在轨迹跟踪误差和振荡时间,这可通过优化反馈控制增益或修正反馈控制器来改善.     

基于LQR-IMCS算法的智能结构振动主动控制

为了解决最小控制综合（MCS）算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器（LQR）在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS（改进的最小控制综合）算法的新策略,并通过波波夫准则验证了该系统的稳定性.以实验室压电壁板结构的第1阶振动模态为研究对象,分别施加随机扰动和高次谐波扰动.仿真和实验结果表明：该方法相对于标准的MCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差,对壁板的第1阶模态抑制具有良好的控制效果和鲁棒性.     

基于广义 Gronwall-Bellman 引理的小型涡扇发动机过渡态控制

针对航空发动机强非线性的特点,将非线性控制理论应用于小型涡扇发动机过渡态控制。基于非线性模型,应用广义Gronwall-Bellman引理设计给定转速跟踪器,该过渡态控制器可在一定范围的转速切换指令下,通过对控制器参数的选取来调节跟踪误差范数边界,使得闭环系统以指数收敛到新平衡状态。应用Lyapunov稳定性定理对该控制器的性能进行验证,在理论上证明了该非线性设计方法的有效性;并以DGEN380发动机为仿真研究对象,对上述控制器进行数值仿真。仿真结果表明设计的发动机过渡态转速跟踪器能满足航空发动机控制系统的动态性能指标,实现了基于非线性模型的简单加速控制,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

具有状态约束的机电伺服系统自适应鲁棒控制

针对执行器动态及其状态受限、状态中存在测量噪声的问题,为伺服系统设计了一种基于非线性高增益观测器的自适应非线性鲁棒跟踪方法.基于系统位置测量值设计高增益观测器,利用滤波器消除噪声对观测器精度的影响,采用自适应律估计观测器增益,以保证观测器的鲁棒性.在设计过程中,引入一种新的障碍Lyapunov函数,以限制中间控制信号的幅值而满足系统对状态变量的约束要求,并通过Lyapunov方法验证了闭环系统的一致有界稳定性.结果表明,所提出的方法能够准确估算负载位置和速度.与传统的控制方法相比,其所观测的信息量较充分、估计精度较高、抗干扰能力及参数变化的鲁棒性较强.     

基于滞环的非线性输入问题的研究

通过分析滞环的物理特性和自适应控制技术,提出了一种全新的鲁棒自适应控制策略,来解决以滞环为输入的非线性系统的追踪控制问题,而不需要构建滞环的逆.其中所探讨的系统的输入部分是一个"反冲类"的滞环,其模型采用微分方程形式表达,但方程中的参数未知,只知道其界限.这一新的方法确保了非线性系统的全局稳定性和对给定信号的有效追踪.仿真结果证明了该方法的有效性.     

转子电阻未知时感应电机的一种自适应控制方法

提出了一种新型的非线性自适应跟踪控制方法,用于解决转子电阻未知,转子磁链需要观测时感应电机的高性能调速问题。控制系统的设计基于两相静止坐标系,针对电流跟随型逆变器情形,采用了Ｌｙａｐｕｎｏｖ型自适应机制。引入一定的近似处理后,转子电阻的估计方程简化为一阶动态方程。磁链自适应观测器中的非线性修正项除考虑转速跟踪误差的影响外,还考虑了转子电阻估计误差和磁链观测误差的影响。证明了控制系统的稳定性和跟踪性,并且给出了仿真结果。     

非线性离散系统状态跟踪的学习控制方法

本文探讨了一类非线性离散系统状态跟踪问题,在所给学习算法下,将学习控制问题转化为离散动力系统的平凡解全局稳定性问题,获得了对系统理想状态高精度跟踪的结果。     

基于T-S模糊模型一类不确定非线性系统的H∞模糊鲁棒跟踪控制

研究一类不确定非线性系统模糊鲁棒跟踪控制的设计. 基于存在外界干扰的不确定非线性系统的T-S模糊模型, 考察被控系统跟踪参考信号的误差, 得出跟踪误差指数稳定的约束条件, 在跟踪控制与镇定控制一致的前提下研究了H_∞模糊鲁棒跟踪控制器的设计问题, 基于Matlab的LMI和FLC工具可实现对此问题求解. 仿真实例验证了算法的有效性.