基于代数判据的奇异系统输出反馈设计新方法

针对奇异系统提出一种静态输出反馈控制设计新方法.首先，利用矩阵迹不等式研究奇异系统容许性问题，并提出奇异系统容许(正则、无脉冲、稳定)的代数判据.其次，在系统容许性分析理论结果基础上，设计静态输出反馈控制器保证闭环奇异系统容许性，同时给出矩阵迹不等式的求解方法完成输出反馈控制器设计.与已有的基于线性矩阵不等式求解静态输出反馈控制器方法不同，本文所提方法不需要对输出矩阵进行特殊设定.最后，通过仿真例子表明所提理论方法的可行性和有效性，并且此方法也适用于正常系统输出反馈控制设计.     

不确定T-S模糊时变时滞系统的时滞依赖无源输出反馈控制

针对一类带有时变时滞的不确定Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统,考虑了其无源动态输出反馈控制器的设计问题.采用Lyapunov稳定性理论,由线性矩阵不等式方法得到了时滞依赖的无源稳定性分析结果,以及该类模糊时滞系统的动态输出反馈控制器存在的充分条件.该动态输出反馈控制器能保证闭环系统的鲁棒稳定和无源性.数值算例证明了该设计方法的有效性.     

不确定系统具有圆形极点与方差约束的输出反馈鲁棒控制

对一类具有范数有界不确定性的线性连续随机系统,研究了使闭环系统所有极点位于一给定圆盘,且系统稳态状态方差不超过给定上界性能指标约束的静态输出反馈控制器设计问题。利用矩阵变量变换得到关于静态输出反馈控制律存在且可解的充分条件,给出基于线性矩阵不等式(LMI)组约束下的输出反馈控制器的设计方法。     

广义系统静态输出反馈控制的一个新方法

对广义系统提出了一种新的、简单的静态输出反馈控制器的设计方法.通过引入辅助矩阵变量,对含有Lyapunov矩阵和输出反馈控制器增益矩阵的双线性不等式进行解耦,并结合变量替换法将双线性不等式及包含Lyapunov矩阵的非严格不等式转化为线性矩阵不等式(LMI).利用这种方法,能够得到保证闭环广义系统容许性的LMI条件和静态输出反馈控制器.一个数值例子表明了所提方法的有效性.该方法很容易推广到正常系统的静态输出反馈控制.     

广义系统混合H2/H∞输出反馈控制

基于线性矩阵不等式(LMI)方法,在保证闭环系统容许的前提下,研究H∞与H2动态输出反馈控制器存在的充分必要条件.然后,在此基础上得到广义系统混合H2/H∞动态输出反馈控制器存在的线性矩阵不等式的约束条件.最后,给出该控制器的设计步骤.     

均热炉温度神经网络迭代学习控制算法

针对具有不确定性的重复非线性均热炉温度控制系统,提出基于神经网络的迭代学习控制算法,该算法采用神经网络作为迭代学习控制器,以前馈方式作用于被控系统,并引入PID反馈控制器来提高系统的性能.仿真结果表明,针对过程存在的重复干扰,该算法比单纯反馈控制具有更好的控制效果.     

随机马尔可夫跳跃系统的输出反馈镇定

针对不确定随机马尔可夫跳跃系统,研究其静态输出反馈控制问题.目的在于寻找输出反馈控制器使得闭环系统均方稳定.通过Lyapunov函数方法以矩阵不等式形式建立了这类系统输出反馈可镇定的充分条件;采用替换LMI(linear matrix inequality)方法给出了这些非线性矩阵不等式的一种解法,并给出了静态反馈控制律的求解算法.仿真算例说明所给方法的有效性.     

约束系统的降阶输出反馈控制方法

探讨约束系统的降阶输出反馈控制器设计和吸引域估计问题。借助饱和函数的LDI（linear differential inclusion）描述形式，运用辅助反馈矩阵，得到了椭球集在吸引域内不变的充分条件，提出了一种具有最大吸引域的降阶输出反馈控制器的设计方法。     

一类n阶区间系统的鲁棒输出反馈镇定

给出一类n阶区间系统输出反馈控制器的设计方法：首先利用适当选择的正交变换，将一类n阶区高系统的稳定性检验问题转化为较低阶的问题，并给出这类n阶区间系统稳定性判别准则，进一步地将稳定性分析结果应用于这类系统的鲁棒输出反馈控制器的设计。最后通过示例说明本文所给出的方法的有效性和实用性。     

线性时滞系统H∞动态输出反馈控制

基于线性矩阵不等式方法,采用带时滞的反馈控制,研究了线性时滞系统的Ｈ＾∞动态输出反馈控制器设计问题,给出了相应的求解方法。     

基于非仿射模型的高超声速飞行器预设性能控制器

针对高超声速飞行器非仿射模型提出预设性能控制方法,设计了一种新型预设性能函数来保证控制器的动态性能和稳态性能,通过构造误差转化函数将最初的受限系统转化为等效的不受限系统来简化控制器设计.将高超声速飞行器纵向动力学模型分解为速度和高度子系统并分别设计控制律.对于高度子系统,使用高阶跟踪微分器对误差进行估计,引入模糊函数对未知项进行逼近,避免了反演控制中的反复求导;对于速度子系统,直接根据预设性能函数设计比例积分控制器.所设计的控制律在参数不确定和干扰的情况下保证了期望的动态性能和稳态精度,同时降低了计算量.最后,通过仿真实验验证了控制器的有效性.      

基于自抗扰的高超再入飞行器轨迹线性化控制技术

在高超再入飞行器运动模型的基础上,全面分析了全弹道3通道间的运动学耦合、惯性耦合、气动耦合和控制耦合.针对该强耦合系统的姿态跟踪问题,基于时标分离和奇异摄动原理,分别在姿态环慢回路和快回路设计了基于自抗扰的轨迹线性化控制器.结合控制器的设计过程,从前馈、反馈、干扰观测与补偿等角度全面分析了自抗扰轨迹线性化控制方法的通道解耦机理.仿真结果验证了解耦机理分析的正确性,表明自抗扰轨迹线性化方法具有很好的解耦效果,适合用于强耦合系统的控制器设计.      

紧急避让路径跟踪自抗扰控制

自动紧急避让作为一种辅助驾驶系统,能够提高汽车行驶的安全性.为了提高不同质量参数、不同轴距车辆路径跟踪性能,以二自由度车辆模型为基础,设计二阶自抗扰控制器.车辆模型参数变化可以通过三阶扩张状态观测器进行观测和补偿.针对避让过程存在侧向加速度过大或产生阶跃、曲率不连续问题,引入三次B样条曲线对避让路径进行再规划.采用软件Carsim与Simulink联合仿真方法进行控制器性能验证.仿真结果表明,基于自抗扰方法设计的紧急避让路径跟踪控制器能够保证不同车型车辆很好地跟踪规划的轨迹,保证车辆稳定性.     

连续工况下基于PID+LQR算法的自动驾驶车辆横纵向耦合控制

为提高自动驾驶车辆的路径跟踪精度,针对自动驾驶车辆横纵向耦合控制问题,提出了带有前馈控制的PID+LQR联合控制策略。首先,利用二自由度车辆动力学构建路径跟踪误差数学模型,制定横纵向控制流程。随后,设计了用于横向控制的LQR控制器和用于纵向控制的PID控制器,将横纵向控制器进行整合,使得车辆在接收到决策规划系统给出的期望指令后可以进行跟踪行驶。借助CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,在连续工况下对该控制策略进行测试。结果表明,提出的横纵向耦合运动控制策略可以控制车辆沿着规划的轨迹行驶,且可将跟踪误差控制在较小的范围内。     

基于动态方程的高超声速飞行器姿态协调控制

为解决高超声速飞行器飞行控制系统中的协调问题, 提出一种基于动态方程的耦合分析方法, 并运用该方法分析高超声速飞行器姿态的动态耦合关系, 设计了协调控制器。首先, 研究了高超声速飞行器的姿态运动特性; 并根据飞行器耦合特点, 提出一种基于动态方程的耦合分析方法用来反映变量间的动态耦合关系; 结合耦合阵, 基于分层滑模控制设计飞行器的协调控制器, 有效应对操纵舵之间的强耦合。基于Lyapunov 理论证明了闭环系统具有渐进稳定性, 并通过仿真实验验证了所提方法的有效性, 实现了姿态的协调控制。     

Approximately optimal tracking control for discrete time-delay systems with disturbances

Optimal tracking control (OTC) for discrete time-delay systems affected by persistent disturbances with quadratic performance index is considered. By introducing a sensitivity parameter, the original OTC problem is transformed into a series of two-point boundary value (TPBV) problems without time-advance or time-delay terms. The obtained OTC law consists of analytic feedforward and feedback terms and a compensation term which is the sum of a infinite series of adjoint vectors. The analytic feedforward and feedback terms can be found by solving a Riccati matrix equation and two Stein matrix equations. The compensation term can be obtained by using an iteration formula of the adjoint vectors. Observers are constructed to make the approximate OTC law physically realizable. A simulation example shows that the approximate approach is effective in tracking the reference input and robust with respect to exogenous persistent disturbances.     

Approximately optimal tracking control for discrete time-delay systems with disturbances

Optimal tracking control （OTC） for discrete time-delay systems affected by persistent disturbances with quadratic performance index is considered. By introducing a sensitivity parameter, the original OTC problem is transformed into a series of two-point boundary value （TPBV） problems without time-advance or time-delay terms. The obtained OTC law consists of analytic feedforward and feedback terms and a compensation term which is the sum of an infinite series of adjoint vectors. The analytic feedforward and feedback terms can be found by solving a Riccati matrix equation and two Stein matrix equations. The compensation term can be obtained by using an iteration formula of the adjoint vectors. Observers are constructed to make the approximate OTC law physically realizable. A simulation example shows that the approximate approach is effective in tracking the reference input and robust with respect to exogenous persistent disturbances.     

车辆变速轨迹跟踪横纵耦合控制方法

针对变化速度下车辆轨迹跟踪精度以及实时性差的问题,提出一种基于模型预测控制的横纵耦合控制方法。在三自由度车辆动力学模型中,将车轮驱动力与前轮转角作为控制量,以单控制器形式实现车辆横纵向运动的综合控制,并且在考虑耦合特性的基础上,设计目标函数与可变权重系数,求解最优横纵向控制量。并且基于五次多项式理论,设计一种变速双移线轨迹以验证控制器综合轨迹跟踪能力。实验结果表明,该控制器能有效跟踪变化车速并且保持高轨迹跟踪精度与良好的实时性。     

非线性关联大系统分散自适应滑模控制研究

基于滑模控制原理,针对具有强关联作用并且各子系统内亦有不确定性干扰的非线性大系统的控制进行了研究,提出了一种分散自适应控制策略,根据神经网络逼近理论,用前向神经网络逼近控制增益函数,给出了逼近误差的自适应律,较好地解决了控制增益函数的确定问题,这样在控制算法中,只需要知道系统中各非线性函数的上界即可,最后用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性,而且跟踪误差收敛到零的一个领域。     

基于SDRE方法高超声速飞行器控制系统设计

高超声速飞行器拥有复杂且易变的气动特性,为确保高超声速飞行器在复杂的飞行条件下,拥有稳定的飞行特性、良好的控制性能。针对高超声速飞行器非线性模型,采用状态相关的Riccati方程(State-Dependent Riccati Equation,SDRE)方法设计高超声速飞行器控制系统,利用改进的Newton法对控制器进行求解,同时在高超声速条件下进行仿真,验证了SDRE方法在高超声速飞行器控制系统中的可实现性及优越性。