阶次自适应AR等效电路模型的锂电池SOC滑模观测

基于等效电路模型的一类车载动力电池剩余荷电状态(state of charge，SOC)的估算方法，其估算精度高度依赖于模型精度，模型精度又正比于模型复杂度，以至于难以较好地应用于嵌入式控制单元.提出复杂度相对较低、能够自适应确定最优模型阶次的全新等效电路模型——基于阶次自适应AR模型的车载动力电池等效电路灰箱模型.基于此灰箱模型，给出锂离子电池SOC的滑模观测器设计推导及能观性、收敛性证明.结果表明，本文提出的基于阶次自适应AR等效电路灰箱模型的滑模观测器SOC估算方法(adaptive autoregressive-sliding mode observer，AAR-SMO)具有低模型复杂度、高精度、强鲁棒性及快速收敛等性能.     

基于观测器的不确定非线性系统L1自适应控制

针对一类严格块反馈型不确定非线性系统,采用反步设计方法提出了一种新的基于滑模状态观测器的L1自适应控制方案。由于系统状态不完全可测,首先设计滑模观测器对系统状态进行估计,并分析观测器的收敛性,在此基础上,通过反步法得到系统的理想控制律。为了消除反步控制中的“项数膨胀”,引入非线性跟踪微分器来提取理想控制律的微分信号。为提高系统响应的瞬态性能,消除控制输入的高频振荡,引入L1自适应控制对控制律进行改进,通过理论推导证明了闭环系统的稳定性。最后通过数值仿真算例验证了所设计控制方案具有快速的收敛性、良好的跟踪性等期望性能。     

基于模糊神经滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为了解决传统滑模观测器的抖振问题,提出了一种用于永磁同步电机的模糊神经滑模观测器。分析了滑模增益对抖振的影响,并采用模糊神经网络动态调整滑模增益以改善抖振,利用李雅普诺夫函数证明了模糊神经网络观测器的稳定性。利用锁相环方法提取转子位置与速度信息,减小由高频噪声引起的误差。仿真结果表明:改进后的滑模观测器能够对永磁同步电机转子位置进行精确辨识,有效地抑制了抖振,实现了高性能的永磁同步电机无传感器控制。     

车辆质心侧偏角估计算法设计与对比分析

车辆质心侧偏角是描述车辆侧向运动状态的重要变量之一,同时也很难准确估计.为此设计了基于运动学的直接积分法,基于扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估计算法和基于广义龙贝格观测器的质心侧偏角估计算法.对信号引入一定强度的噪声,通过多种典型工况对质心侧偏角估计算法进行调试与验证,分析不同算法的特点和工况适应性.直接积分法在长时间尺度下无可用性,但在极限工况下能较为快速地描述质心侧偏角变化趋势;卡尔曼滤波算法整体估计效果较好,但在一些动态工况存在估计偏差,且多为高估;龙贝格观测器算法在大部分工况都能获得良好效果,但在某些情况下存在估计偏差,且多为低估.     

车用乙醇汽油体积分数估计

为获得精确的乙醇体积分数,在发动机进气模型的基础上,设计了高增益观测器估计歧管压力,并对观测器误差进行了收敛性和稳定性分析.设计PI控制器对空燃比进行控制,使过量空气系数趋于理论值.利用PI控制器输出的燃油反馈信号,通过积分清零运算得出化学计量空燃比(Rs),根据Rs与乙醇体积分数的关系计算得出乙醇体积分数估计值.仿真结果表明:乙醇体积分数估计时间在2s以内,估计误差绝对值小于1%,满足汽车的排放性和经济性要求.     

一类中立非线性系统的未知参数谐波扰动补偿

对于一类受到外部未知参数谐波信号干扰下的中立非线性不确定系统,提出了一种基于自适应前馈补偿的控制器设计方法。首先设计非线性观测器将未知扰动估计问题转换为参数辩识问题,并在前馈通道对扰动进行抵消,其次设计具有鲁棒性能的状态反馈控制器来抑制未建模动态,从而在外部扰动和模型参数不确定同时作用下,使系统具有较好的控制性能。对二关节机械臂的仿真证明该方法的有效性。     

一类最小相位随机非线性系统的输出反馈控制及扰动抑制

对于一类具有模型不确定性的最小相位随机非线性系统,研究输出反馈控制使闭环系统状态响应对噪声具有扰动抑制作用,并且无噪声时闭环系统是随机渐近稳定的.首先假设模型系统中的一个子系统随机输入状态稳定,并且系统的漂移项与扩散项分别依赖于该子系统的状态和输出信号,在此假设前提下设计一个降阶观测器,得到一个等价系统,再由递推的方法得出等价系统的输出反馈控制律,使得最终得到的闭环系统对噪声方差是输入状态稳定的.     

基于状态观测器的输入受限不确定系统的滑模控制

研究了控制输入受限情况下不确定系统的滑模控制问题,其中,系统不确定性同时存在于状态矩阵和控制增益矩阵中。首先,利用状态观测器估计不可测状态;然后,在状态估计空间选择一种积分型切换面;最后,设计一个基于状态估计的滑模控制律以保证系统状态轨迹在有限时间内到达指定的切换面,同时利用等价控制律方法给出了滑模动态渐近稳定的充分条...     

时滞Lipschitz非线性系统观测器设计

针对满足Lipschitz条件的非线性时滞系统的观测器设计问题,给出了一种新型的全维、降维观测器,并用线性矩阵不等式的形式给出了全维、降维观测器存在的充分条件,通过构造Lyapunov函数进行了证明.结果表明:设计的全维、降维观测器通过解线性矩阵不等式可以方便地获得观测器的增益矩阵,简化了增益矩阵的求解过程,消除了增益矩阵选取的盲目性.通过对同一模型进行仿真分析,两种观测器的状态估计误差均能迅速收敛到零,表明所提方法的有效性.     

一类SISO系统离散非线性反馈内模组合控制

以非线性反馈控制器为第二控制器,提出了一种抗饱和离散非线性反馈内模组合控制.采用非线性反馈控制器实现系统无超调,而内模控制器在满足系统鲁棒稳定条件下,设计较小的阻尼率,确保响应快速性和无静差.详细讨论了存在输入受限情况下该组合控制在吸引域内的稳定性,以及降阶输出非线性反馈内模组合控制律在吸引域内的稳定条件.仿真实例表明...