微硬盘时变线性系统的降阶观测器及跟踪控制

探讨微硬盘控制系统中音圈马达驱动器的跟踪控制.利用Lyapunov稳定性理论及线性矩阵不等式凸优化技术,提出降阶观测器和相应的反馈控制器,并比较和分析本文的控制器和相关的控制器控制音圈马达驱动器的性能,进而将所获控制器用于时变线性系统和含噪声的时变系统,数值实验获在该控制器作用下,磁头输出跟踪参考信号速度快和实现噪声衰减能力强.     

基于改进免疫算法的微硬盘双级控制模型辨识

微硬盘伺服系统的双级控制器由音圈马达和微致动器中各自的控制器构成,双级控制器技术对改善磁头的跟踪速度和定位精度比单级控制技术更具有重要的现实意义.为此,基于PD控制,设计音圈马达的控制器的结构,基于滞后超前控制设计微致动器的控制结构,利用免疫算法辨识模型中的参数,提出微硬盘双级控制器.数值实验、比较表明,在由改进的免疫算法所得控制器的作用下,双级控制系统中磁头输出能较准确地跟踪参考信号,且跟踪速度快、定位精度高和噪声衰减能力强.     

一类非线性不确定时滞系统的多模型切换H∞跟踪控制

考虑了当系统存在不确定和外界干扰的情况下，一类非线性不确定时变时滞系统的多模型切换H∞跟踪控制的设计问题。利用时滞T-S模糊模型对非线性不确定时滞系统进行建模，将输入空间划分为若干个区域，在每一区域内设计局部T-S模型和控制器，这样在模糊规则数相同的情况下由于模糊论域的变小从而提高了逼近精度；在不确定性满足增益有界的条件下，得到了该类时变时滞非线性系统满足闭环稳定和H∞跟踪控制性能的充分条件，通过求解一组线性矩阵不等式(LMI)，获得模糊H∞跟踪控制律，基于Lyapunov稳定性理论，证明了在此控制律下闭环系统渐进稳定；根据所选定的变量，通过多模型切换控制，将相应的区域控制器切换为全局控制器，而其他控制器不起作用，实现对整体非线性系统的逼近与控制。     

时变线性系统代数

本文对时变线性系统定义了代数运算(?)。它与时变线性系统的矩阵方法有许多不同之处。并讨论在时变线性反馈系统的信号流图及系统综合上的应用.     

压电陶瓷驱动器的滑模观测器反演控制

针对压电陶瓷驱动器中固有的迟滞非线性问题,设计基于滑模状态观测器的反演控制器对其进行输出跟踪控制。首先对压电陶瓷驱动的系统模型进行分析,将迟滞非线性部分视为有界干扰;在此基础上设计滑模状态观测器,对压电陶瓷驱动器的速度状态进行估计,整个系统仅需要测量输出位置信息。对采用滑模状态观测器的系统进行反演控制器设计,最后通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统是稳定的,系统中的所有信号是一致最终有界的。仿真结果表明了方法的有效性。     

多变量非线性系统模糊直接广义预测研究

对参数未知多变量非线性系统提出一种模糊直接广义预测控制算法．该算法将多变量非线性系统转化为多变量时变线性系统,然后利用模糊系统来逼近控制增量表达式,对控制器参数向量即网络权值向量中的未知向量基于跟踪误差进行自适应调整．     

抗漂移的状态反馈控制器设计及在数控系统中的应用

针对大部分抗漂移设计不能保证存在驱动饱和的开环稳定系统的闭环渐近稳定性的问题，在系统的量测噪声和外部扰动已经通过其他办法消除的条件下，设计了一种抗漂移的状态反馈控制器。该控制器将参考轨迹也加入到控制器设计中，极大地简化了控制器的参数设计并扩大了输入信号的范围。基于Lyapunov稳定性理论，证明了全系统的渐近稳定性及对参考输入的渐近跟踪性。将之用于数控系统控制器的设计中，仿真结果表明：无论饱和发生与否，该控制器不但可以保证系统的闭环稳定性，而且可以抑制 由于驱动饱和的存在而导致的跟踪性能的恶化，使得系统能够准确地跟踪参考输入。     

抵御执行器故障的H_∞可靠跟踪控制

针对线性定常系统,考虑连续增益故障模型,研究了具有执行器故障的H_∞可靠跟踪控制问题。首先,设计一个跟踪控制器使得闭环系统保持渐近稳定,同时具有相应的H_∞性能指标。当执行器发生故障时,该系统在原状态反馈控制器作用下无法保持稳定。设计状态反馈可靠跟踪控制器,运用求解线性矩阵不等式(LMI)的方法,完成可靠跟踪控制器的设计。由此可靠跟踪控制器构成的闭环系统可使系统在发生执行器故障后仍保持渐近稳定,且满足相应的H_∞性能指标。最后,数值仿真验证了该可靠跟踪控制器的有效性和可行性。     

多模型切换控制的抖动抑制

基于线性系统特征结构配置和模型跟踪方法以及优化工具，提出了可以有效抑制抖动的多模型切换控制策略，对两个线性时不变模型分别用特征结构配置方法设计反馈控制器对系统进行镇定，为了使导弹过载跟踪制导指令，又基于模型跟踪方法设计了前馈控制器，考虑到当控制器进行切换时，会产生抖动，为了减小切换时的抖动，针对切换后的特征结构配置反馈控制器，我们利用优化工具合理选取其自由度，使得切换前后两个系统在切换点上的输出差值最小，仿真结果表明，切换过程中的抖动可以得到有效抑制。     

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.     

基于Backstepping方法的车式移动机器人轨迹追踪控制

针对四轮车式移动机器人的运动学模型,首先利用一个正则坐标变换,将误差系统转换为一个非线性串联系统的形式;然后利用Backstepping方法,在两轮移动机器人追踪控制律设计过程的基础上,构造了四轮移动机器人追踪系统的Lyapunov函数,并通过使该Lyapunov函数负定,计算得到了针对四轮移动机器人轨迹追踪控制器,并证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定目标的全局渐近追踪;最后利用提出的控制器,通过四轮移动机器人对直线和圆周2种轨迹追踪的仿真实验,验证了该控制器在四轮车式移动机器人轨迹追踪控制中的有效性.     

具有参数不确定的移动机器人鲁棒轨迹跟踪控制

研究了具有参数不确定性的非完整移动机器人轨迹跟踪问题.综合考虑了移动机器人的运动学和动力学方程,首先采用输入-输出反馈线性化方法得到具有不确定性的线性化模型,系统中的不确定性满足匹配条件;然后基于积分滑模控制的思想设计了鲁棒轨迹跟踪控制器,保证了系统在整个响应过程中的鲁棒性,并且分析了参数不确定对控制器的影响,给出了一个闭环系统稳定的充分条件;最后对系统具有较大的参数摄动进行了仿真试验,结果表明所设计的控制器能够保证移动机器人有效性地跟踪期望轨迹.     

一种高稳快速跟踪微分器及其应用

研究了一种高稳快速跟踪微分器,实现快速跟踪目标信号和精确求解目标信号的微分信号,并将其应用于卫星天线的姿态控制.以有界扰动二阶系统为研究对象,设计了一种新的非光滑控制器,证实了这种控制器的稳定性、快速收敛性和强扰动抑制能力;结合非光滑控制器和非线性跟踪微分器设计了一种新的高稳快速跟踪微分器（HSSTD）,证明了这种跟踪微分器的稳定性,验证了这种跟踪微分器可以快速准确地跟踪目标信号并精确求取目标信号的微分.将所研究的高稳快速跟踪微分器应用于移动卫星天线的姿态控制,实验证实了这种跟踪微分器可以实现天线姿态的快速稳定控制,保证天线与目标卫星间的稳定通信.      

永磁同步电机降阶观测器及速度跟踪控制

针对永磁同步电机的速度跟踪控制,提出关于电枢电流的非线性降阶观测器和电机控制系统的非线性速度控制器,并探讨系统的稳定性.理论上,通过引入微小可调参数,解决非线性系统的线性部分不可观问题;进而,利用李亚普诺夫稳定性理论及线性矩阵不等式,获得系统的稳定性结论.数值实验显示,受控系统的输出在所设计的控制器作用下,能快速跟踪参...     

不同轴距车辆路径跟踪研究

针对不同轴距车辆路径跟踪鲁棒性,提出了基于滑模自抗扰控制的平行泊车路径跟踪算法.该算法利用线性滑模控制设计自抗扰控制律中的误差反馈环节,改善了自抗扰控制器的结构,能适用于不同轴距车辆.线性自抗扰控制器能够观测和补偿由于不同车辆轴距引起的不确定性和车辆受到的外界干扰.在假定低车速和小侧偏角情况下,控制器的设计考虑非线性运动学模型及运动学约束.仿真结果表明,基于滑模自抗扰控制的路径跟踪控制算法能够将不确定性部分观测出来并且补偿掉,保证了不同轴距车辆很好地跟踪规划的理想泊车轨迹.     

改进型ADRC的感应电机定子磁场定向矢量控制

针对感应电机定子磁场定向时,定子磁链和定子q轴电流没有完全解耦这一问题,提出改进型自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)的定子磁场控制方法。建立关于定子磁链和定子电流的状态空间表达式。利用线性跟踪微分器对目标定子磁链安排过渡过程,从而改善闭环控制中“快”与“准”的矛盾。建立并联型线性扩张状态观测器替代线性扩张状态观测器对实际磁链与q轴电流耦合部分进行观测。在目标磁链闭环控制环节对观测的耦合部分实施补偿,并对系统稳定性进行分析。仿真试验对比该方法与传统ADRC和解耦器控制方法时定子磁链的稳定性和电机转速响应情况。结果表明：该方法简化了矢量控制系统结构,提高了定子磁链控制的稳定性,确保电机运行过程有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

基于扩张状态观测器的轮式移动机器人全阶滑模控制

针对存在模型参数摄动和外部有界扰动不确定因素影响下的非完整移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种基于扩张状态观测器的全阶滑模移动机器人轨迹跟踪控制方法.通过坐标变换将耦合的系统动力学模型转化为2个独立的子系统,再将模型参数摄动和外部有界扰动不确定因素扩张为一个新的变量,进而分别对2个子系统设计扩张状态观测器用于估计并补偿系统的总和扰动,抑制其对系统控制性能的影响,结合滑模控制理论设计基于扩张状态观测器的全阶滑模控制器,保证系统输出稳定跟踪给定信号且消除传统滑模控制中抖振突出的问题,提高系统滑动模态的品质.仿真对比结果验证了所设计控制方法的优越性和有效性.     

磁悬浮开关磁阻电机的支持向量机逆全解耦控制

针对磁悬浮开关磁阻电机( BSRM)运行过程中容易出现磁饱和现象、并且转矩和径向两自由度悬浮力之间存在严重的非线性强耦合影响,数学模型建立以及解耦控制难度大的问题,新建了考虑磁饱和效应的数学模型.提出了一种基于最小二乘支持向量机( LS-SVM)的逆模型构建以及解耦控制方法,实现了径向两自由度悬浮力和转矩的全解耦控制,并且利用dSPACE系统进行了闭环解耦控制系统的运行试验,以验证模型良好的解耦效果以及对参数变化的较强鲁棒性.结果表明,该方法融合了LS-SVM的非线性逼近能力与逆系统方法的解耦线性化特点,具有较强的自适应性和鲁棒性,可以克服以基于无磁饱和假设的各种数学模型为基础的解耦控制方法不适用于BSRM磁饱和工况的缺陷.     

不确定Duffing混沌系统的自适应跟踪控制

研究了连续时间Duffing混沌系统在具有不确定性扰动时的自适应跟踪控制问题．基于稳定性理论,在系统存在有界扰动但扰动的界大小未知时,采用自适应控制方法,构造出一个自适应控制器,可实现系统的状态渐近跟踪预先给定的轨线．仿真进一步说明了该控制器的有效性．