面向无缆水下机器人水下对接的轨迹跟踪控制

针对欠驱动无缆水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的特点,面向水下对接的应用需要,在考虑其非完整约束的条件下,对水下机器人的非线性系统的可控性进行深入分析,并推导如何将非线性系统通过反馈变换转换成链式模型,在此基础上提出一种使用近似线性化的全状态反馈进行三维链式控制器设计的方法。最后,为了验证轨迹跟踪控制器的控制性能,在Matlab仿真环境下进行了实验,结果表明该方法可以实现路径跟踪误差的全局渐近稳定,验证了其有效性和合理性。     

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。     

非匹配条件下的非线性潜艇垂直面系统L2控制器设计

研究非匹配条件的非线性潜艇垂直面系统的信号跟踪控制问题。通过构造恰当的输入、输出及状态变量,将该问题转换为干扰抑制控制问题。基于相对阶的概念,给出了多输入多输出非线性系统的标准型及链式结构。以干扰抑制控制问题的定义为基础,提出并证明了不依赖于匹配条件的非线性链式结构系统的L2控制器设计定理;并以此设计了某型潜艇垂直面非线性系统的L2控制器。通过仿真验证了该控制器具有较好的动态性能和鲁棒性。     

催化裂化装置的非线性预测控制

基于反馈线性化方法,提出了一种有输入、输出约束条件的多入多出非线性系统的预测控制方法。催化裂化装置(FCCU)的反应再生部分是一个典型的非线性系统,基于FCCU的机理模型,采用该控制方法设计了非线性预测控制器,并对其跟踪能力和稳定性进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪性能和稳定性。     

催化裂化装置的非线性预测控制

基于反馈线性化方法,提出了一种有输入、输出约束条件的多入多出非线性系统的预测控制方法。催化裂化装置(FCCU)的反应再生部分是一个典型的非线性系统,基于FCCU的机理模型,采用该控制方法设计了非线性预测控制器,并对其跟踪能力和稳定性进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪性能和稳定性。     

一类非线性大系统的分散输出反馈全局跟踪控制

研究一类满足满足Lipschitz条件非线性大系统的分散输出反馈全局渐近跟踪控制问题。通过对输出参考信号的递归处理,给出了一个时变的含有两类设计参数的分散输出反馈跟踪控制器,并给出了设计参数的确定方法使得各子系统输出全局指数渐近跟踪给定的参考信号。最后给出仿真实例验证本方法的有效性。     

电子节气门的自适应前馈-反馈复合控制器设计

针对具有复位弹簧和摩擦本征非线性特性的电子节气门系统,设计了一种自适应前馈-反馈复合控制器,以实现节气门的高精度位置跟踪控制。复合控制器由前馈控制器、非线性自适应补偿器和PID反馈控制器组成,是基于Lyapunov稳定性理论和自适应Backstepping技术推导获得的。因此,所设计的控制器既具有PID控制只使用输出位置检测信号反馈的优点,又避免了控制非线性系统时传统PID增益参数确定的标定与试凑。控制器的有效性通过仿真给出了验证。     

基于电流观测器的链式STATCOM反步控制方法

针对电网中链式静态同步补偿器(STATCOM)系统的非线性特性和不确定性,提出了一种基于高增益自适应观测器的链式STATCOM反步控制方法.针对STATCOM的输出电流值的估计,设计了一种基于神经网络高增益观测器,通过引入径向基函数(RBF)神经网络,对模型参数变化进行估计,通过反馈设计,对系统进行线性化处理,利用反步法实现电压控制器设计.结合李雅普诺夫的渐近稳定性理论,获得链式STATCOM输出无功电流的控制.仿真和实验结果进一步验证了控制方法的正确性和有效性.     

切换非线性系统的增长无源及输出跟踪

首先利用多存储函数和多供给率方法研究切换非线系统的增长无源性,并解决了在给定切换信号下的输出跟踪问题.其次,设计状态依赖型切换律使得切换非线性系统是增长无源的.最后,通过设计一组输出反馈控制器和复合切换律使得一类级联切换非线性系统是增长无源的.通过数值仿真验证所提出理论方法的有效性.     

基于线性变参数H∞反馈的机器人迭代学习控制器设计

提出了一种基于线性变参数（LPV）H∞反馈的迭代学习控制器,用于不确定性机器人的高精度轨迹跟踪,此控制器包括反馈部分和前馈部分,其中反馈部分设计为LPVH∞控制,前馈部分设计为高阶PD型迭代学习控制,在满足一定的收敛条件下,证明了该控制器的跟踪误差界正比于系统初始误差系统输出干扰项界,仿真结果不仅验证了此控制器随机器人关节位置变化始终具有干扰衰减、鲁棒稳定的性能,而且还验证了此控制器具有高精度轨迹跟踪的性能。     

不变流形在非完整链式系统镇定中的应用

该文研究了非完整链式系统的反馈镇定问题.针对非完整链式系统,构造了给定控制律下系统的不变流形,基于所构造的不变流形,提出了一种反馈镇定控制律的求解方法,并利用该方法求得了一个非连续时不变反馈控制律及控制律参数选择的充分必要条件,证明了所得控制律能使n维非完整链式系统各状态指数收敛于原点,求得了在该控制律作用下,非完整链式系统各状态的解析解.最后,利用仿真示例验证了所提控制律的有效性.     

Delay-dependent robust H∞ control for a class of uncertain switched systems with time delay

For linear switched system with both parameter uncertainties and time delay, a delay-dependent sufficient condition for the existence of a new robust H infinity feedback controller was formulated in nonlinear matrix inequalities solvable by an LMI-based iterative algorithm. Compared with the conventional state-feedback controller, the proposed controller can achieve better robust control performance since the delayed state is utilized as additional feedback information and the parameters of the proposed controllers are changed synchronously with the dynamical characteristic of the system. This design method was also extended to the case where only delayed state is available for the controller. The example of balancing an inverted pendulum on a cart demonstrates the effectiveness and applicability of the proposed design methods.     

基于反步控制的被动力伺服系统全状态反馈控制

针对被动力伺服系统的多余力矩问题,提出一种基于反步控制的全状态反馈控制方法,并利用Lyapunov函数的稳定性定理保证了设计控制器的稳定性.与以往解决加载多余力矩时不同,该控制器不仅使用加载系统各状态量,而且使用了承载系统的各状态量,在建立系统非线性模型的基础上,将系统方程重组成多个虚拟子系统,利用反步控制思想对每个虚拟系统设计虚拟控制量,进而一步步反向推导出含有加载系统和承载系统各个状态量的非线性控制器.因此,该控制器能够更加准确地抑制多余力矩,仿真结果也证明了该控制器的有效性.     

不满足匹配假设的不确定非线性系统的鲁棒控制

该文研究一类不确定非线性系统的鲁棒镇定问题,其中不确定性不需要满足传统的匹配条件。对系统中不确定项所要求的信息仅为不确定项是有界的,其界为系统状态的已知函数。首先应用输入／输出反馈线性化法,将非线性系统变换为部分线性可控系统。接着基于李雅普诺夫直接法,提出了一种连续型鲁棒镇定控制器设计方案。利用该方案设计的鲁棒控制器可确保相应闭环系统的状态一致最终有界。所提出的鲁棒控制器计算简单,更易实现。仿真结果证明,所提方法是可行的、有效的。     

一类不确定非完整系统的鲁棒镇定

研究了具有强非线性干扰和强漂移项的链式非完整控制系统的镇定问题.设计出一种鲁棒状态反馈控制律,使得闭环系统全局收敛到原点.将Input-state scaling变换方式与Backstepping反推法相结合的技巧,应用于非完整控制系统的镇定,其中,Backstepping反推法以Lyapunov稳定为设计原则.系统的设计实现了系统全局镇定,同时具有良好的动静态性能.仿真结果验证了本设计控制律的有效性.     

基于状态反馈和Washout滤波器的Qi系统Hopf分岔控制

针对一类Qi系统的Hopf分岔问题,首先,通过计算分岔稳定性指标判定系统的Hopf分岔类型;然后分别采用状态反馈控制器及Washout滤波器控制系统的分岔行为,并采用NormalForm(规范型)方法讨论控制参数对分岔位置及分岔极限环幅值的影响,同时借助Matlab软件对理论结果进行数值仿真.理论结果和数值仿真表明:控制器中的线性增益能提前、延迟甚至消除原系统Hopf分岔行为,控制器中的非线性增益能改变原系统的Hopf分岔类型.最后对两种控制方法进行对比,结果表明,Washout滤波器相对于含线性项和非线性项的状态反馈控制器而言,控制效果较明显.     

基于RBF神经网络的非线性磁悬浮系统控制

磁悬浮系统是一个典型的不确定、非线性系统.由于磁悬浮系统的复杂性很难建立精确的数学模型,采用RBF神经网络(RBFNN)对非线性磁悬浮系统进行辨识,再根据神经网络自适应控制原理设计了非线性磁悬浮系统的神经网络自适应状态反馈控制器与自适应PID控制器,并利用MATLAB进行了仿真.仿真结果表明,神经网络自适应控制能很好地控制本磁悬浮系统;神经网络自适应控制器对于此非线性磁悬浮系统位置具有良好的控制效果,该控制系统具有较好的稳态特性和控制特性.     

非线性奇异摄动系统的L_2增益干扰抑制

将原系统分解为快慢两个子系统,并依据假设得到使快系统渐近收敛的状态反馈控制器.然后基于Lyapunov函数和逆推法构造出慢系统的状态反馈控制器,使得闭环系统对于所有有界干扰是内部稳定的,且从外部扰动输入到输出满足任意小的有界L2增益.通过求出第一个子系统的严格耗散不等式,递推得到全系统的严格耗散不等式,因此控制器设计过程避免了求解Hamilton-Jacobi方程,仿真实例说明了该方法的有效性和可行性.     

T-S模糊广义系统的次优控制

基于T-S模糊系统模型,对一类非线性广义系统进行建模,给出了使得模糊广义系统二次稳定的模糊状态反馈控制器存在的充分条件,同时求出了该控制器下系统二次性能指标的上界;以线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出了使系统二次性能指标上界最小的优化设计方法,同时给出了使得模糊广义系统二次稳定的模糊状态反馈控制器的设计方法;最后,通过一个数值例子证明了该控制器设计方法的有效性和可行性.     

一类电路混沌系统的追踪控制与反控制

基于线性系统的稳定性理论,巧妙地设计合适的非线性反馈控制器,成功地实现了一类电路混沌系统对给定的参考信号的追踪控制与混沌反控制.数值仿真表明了该方法的有效性与可行性.