多智能体网络有限时间聚集控制

为解决个体动态为一阶积分器的多智能体网络的有限时间聚集控制问题, 提出基于势能函数的控制方案。依据状态信息采用势能函数法设计了分布式非线性非光滑控制协议。基于微分包含、广义梯度和集值李导数的定义以及非光滑分析中不变集原理, 进行了有限时间稳定性分析, 给出网络可实现有限时间聚集控制的充分条件。最后通过仿真验证了理论方案的有效性。     

基于终端滑模控制的多智能体系统有限时间跟踪控制

针对有向拓扑结构下带领导者的非线性二阶多智能体系统,基于终端滑模控制策略,研究其有限时间一致性跟踪问题;利用快速积分型终端滑模控制理论与有限时间稳定性理论,设计了一类分布式有限时间一致跟踪控制协议,以确保多智能体系统中跟随者对动态领导者的跟踪。提出的控制协议可以使多智能体系统的状态在有限时间内到达并停留在设计的滑模面上,并且能有效削弱抖振。通过数值仿真,验证了所获得的理论结果的有效性。     

有向切换网络拓扑下非线性多智能体系统的包含控制

针对具有本质非线性动态的多智能体系统,研究有向切换网络拓扑下多智能体系统的包含控制。假设系统中的每个智能体具有相同的非线性动态,而且仅有部分跟随者能够获取领导者的信息。利用代数图论、非负矩阵理论和Lyapunov稳定性分析的方法,得到了有向切换网络拓扑下所给协议解决包含控制问题的充分条件。仿真实例验证了理论结果的正确性。     

多智能体系统的分布式有限时间跟踪控制

讨论了受到外界干扰的多智能体系统在有向拓扑下的分布式有限时间追踪控制.基于系统智能体间的相对状态信息,利用非奇异的终端滑膜控制方法,构造出有效的分布式有限时间控制协议.在控制协议的作用下,系统中跟踪者智能体的状态将在有限时间内跟踪上领导者的状态.最终达到有限时间一致性跟踪控制,并可估计出具体的收敛时间.通过数值仿真,验证了理论结果的正确性.     

复杂网络的有限时间同步控制

针对线性耦合的复杂网络有限时间同步控制问题, 在非线性动态满足一定条件的情况下, 基于同步误差, 结合线性反馈原理和有限时间控制思想, 提出两种不同的连续非光滑控制协议。并应用矩阵理论和有限时间稳定性引理, 给出复杂网络实现有限时间同步的充分条件。若选取合适的反馈控制增益, 可使复杂非线性耦合网络实现有限时间同步。最后通过仿真实例验证了该方案的可行性和有效性。     

低速摩擦伺服系统的近似有限时间稳定跟踪控制

针对系统状态不可测且存在不确定性的低速摩擦伺服系统,研究其有限时间稳定跟踪控制问题,提出一种具有动态主动补偿特性的非线性反馈控制方法,使低速摩擦伺服系统近似实现有限时间稳定跟踪。同时,为了解决跟踪系统部分状态未知及不确定性问题,设计了扩张状态观测器。仿真结果验证了该控制方法及扩张状态观测器的有效性。     

一致环境下多智能体系统的群集算法

针对一致环境下智能群体的群集运动控制算法进行了研究.在群中智能体感知范围有限的情况下,群体拓扑图是动态变化的,假设群体拓扑图时刻保持连通,且群中所有智能体受到外界环境的影响是一致的,通过引入光滑的势场函数,设计了群集控制算法,运用李雅普诺夫稳定性理论,证明了多智能体能取得群集运动,仿真实例验证了算法的有效性.     

具有通信约束的多智能体系统有限时间一致性

针对存在通信约束的多智能体系统的有限时间一致性问题,提出了一类连续的非线性一致性算法.利用李雅普诺夫有限时间稳定性理论和矩阵理论,证明了当系统个体间的通信网络拓扑结构为连通图的情况下,该算法使得系统具有通信约束时能够在有限时间内达到一致.进一步给出了系统收敛时间的上界,该时间上界由选取的李雅普诺夫函数、无向图的拉普拉斯矩阵以及系统的初始状态决定.仿真示例验证了所提出算法的有效性.     

智能车辆自动泊车路径跟踪的非光滑控制策略

针对车辆的非线性非完整约束特性导致的自动泊车路径跟踪实时控制精度不高,致使库内调整次数增加或车辆最终停放位姿不理想等问题,提出一种基于非光滑控制的自动泊车路径跟踪控制策略.通过对车辆动力学跟踪误差模型的降阶转换,推导了2阶、3阶子系统的级联系统有限时间跟踪控制方程.基于此降阶控制方程,以车辆动力学模型中的方向盘转角和车速作为输入,设计具有全局渐近稳定特性的路径跟踪控制器,并进行了仿真分析.结果表明:与传统方法相比基于非光滑控制的路径跟踪控制方法达到了有限时间内全局精确跟踪参考泊车路径的目的,具有强抗扰动性和快速收敛性.     

多自主水下航行器的有限时间无碰撞协调控制方法

研究了多自主水下航行器有限时间协调控制问题,提出一种基于多智能体控制思想的有限时间跟踪一致性控制律。为实现多AUV系统间的避碰,引入一种虚拟力,并且与所设计的有限时间一致性跟踪控制律进行向量合成, 构成总的控制律来实现对多AUV系统无碰撞的协调控制。仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

考虑系统总和扰动的多关节机械臂 反步有限时间滑模控制

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制中存在的模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素影响问题,设计了一种考虑系统总和扰动的反步有限时间滑模控制算法,用于实现多关节机械臂轨迹跟踪控制任务。首先,利用严格反馈形式描述多关节机械臂的动力学模型,并将模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素看成系统的总和扰动,进而设计非线性扩张状态观测器对系统总和干扰加以估计,以提高系统的鲁棒性能;其次,在传统反步法设计的基础上结合有限时间滑模控制技术,完成系统反步有限时间滑模控制器的设计;最后,应用Lyapunov稳定性理论证明了多关节机械臂的位置矢量能够实现对期望位置矢量的有限时间稳定跟踪。仿真对比结果表明设计反步有限时间滑模控制算法的有效性。     

输入受限非线性系统的自适应零误差跟踪控制

针对非线性系统面临的不确定动态、未知外部扰动和输入受限问题，提出了一种考虑输入饱和的零误差跟踪控制器。首先将系统的未建模动态和外部扰动综合为有界的“总扰动项”，进而设计控制律和自适应律补偿这一扰动项，使跟踪误差渐进收敛至零而不仅仅收敛至有界的紧集内。相比于传统的考虑不确定动态和外部扰动的非线性控制方法，所提控制方法的控制器结构更加简单，跟踪精度更高。此外，通过设计辅助误差补偿系统，使得控制器能较好地应对输入饱和情形，在饱和情形消失后，补偿信号能够渐进收敛至零。最后，通过仿真验证了所提方法的有效性。     

Adaptive terminal sliding mode control for high-order nonlinear dynamic systems

An adaptive terminal sliding mode control (SMC) technique is proposed to deal with the tracking problem for a class of high-order nonlinear dynamic systems. It is shown that a function augmented sliding hyperplane can be used to develop a new terminal sliding mode for high-order nonlinear systems. A terminal SMC controller based on Lyapunov theory is designed to force the state variables of the closed-loop system to reach and remain on the terminal sliding mode, so that the output tracking error then converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. An adaptive mechanism is introduced to estimate the unknown parameters of the upper bounds of system uncertainties. The estimates are then used as controller parameters so that the effects of uncertain dynamics can be eliminated. It is also shown that the stability of the closed-loop system can be guaranteed with the proposed control strategy. The simulation of a numerical example is provided to show the effectiveness of the new method.     

一类连续非线性系统的有限时间镇定问题

讨论了一类连续非光滑非线性系统的全局有限时间状态反馈镇定问题。利用有限时间Lyapunov稳定定理和加幂积分器的方法证明了这类系统在连续的状态反馈控制下是全局有限时间状态反馈镇定的,并给出了状态反馈控制器的设计方法。     

智能车辆速度跟随控制算法的仿真研究

针对汽车动力学速度控制的强非线性特性,基于预瞄-跟随理论,建立了车辆速度控制过程中的速度跟随运动模型;并提出了智能车辆速度跟随的控制算法。在PreScan和matlab/simulink的联合仿真中,实现了车辆的速度跟随控制;并对速度变化过程中速度跟随控制算法的性能进行了仿真验证。结果表明,车辆基本可以跟随参考速度行驶,并且可以实现自动减速停车。     

基于快速终端滑模状态观测器 的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.     

一类非线性切换系统基于观测器的 H ∞ 输出跟踪控制

对一类非线性切换系统,研究了其基于观测器的H∞输出跟踪控制问题.借助微分中值定理,将非线性切换系统转化为线性参数切换系统.当状态变量不可测或不易测时,基于平均驻留时间方法,给出系统在基于观测器的反馈控制器以及满足平均驻留时间条件的切换信号下带有权重的H∞输出跟踪控制问题可解的充分条件.仿真实例证明了设计方法的有效性.     

一类线性不确定离散系统的广义l_1鲁棒跟踪控制

针对存在未建模动特性和外部干扰的被控系统,给出了一种同时考虑跟踪误差和控制输入的鲁棒控制器设计方法.结合l1优化方法和有限拍控制原理,首先分析最坏情况系统稳态跟踪误差简洁的表达公式;然后同时考虑系统跟踪误差和控制输入,问题便归结为一个非线性规划问题.采用可行点法处理它,进而得到了控制器.因为这类控制器设计过程中考虑了控制输入,所以它的适用范围更为广阔.而先前的控制器可认为是它的一种特例.     

约束极大极小问题的光滑化方法

基于Karush-Kuhn-Tucker最优性条件和Fischer-Burmeister非线性互补函数，建立了约束极大极小问题等价的非光滑无约束优化问题和等价的非光滑方程组．然后，利用光滑化方法求解这两个问题．     

自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制

为提高自主车辆路径跟踪控制的实时性和鲁棒性,研究一种线性时变模型预测路径跟踪控制方法.建立用于控制器仿真验证的纵向侧向二维车辆非线性动力学模型;从二轮三自由度模型出发,推导出线性时变路径跟踪预测模型;引入向量松弛因子解决优化求解过程中硬约束导致的控制算法非可行解问题,基于模型预测控制理论将路径跟踪控制算法转化为带软约束的在线二次规划问题;最后通过Matlab/Simulink实现车辆动力学建模和控制器设计,双移线工况仿真结果表明,所设计的控制器能够适应不同车速、不同设计参数的鲁棒性要求.