变论域自适应模糊控制器

基于模糊控制的插值形式提出以变论域为手段的自适应模糊控制器。首先定义了控制规则的单调性,证明了作为模糊控制的插值函数的单调性等价于控制规则的单调性,从而保障了在论域变化之下控制规则的无矛盾性。然后讨论了变论域伸缩因子的构造。最后给出３种变论域自适应模糊控制方法,即潜遗传自适应模糊控制方法、显遗传自适应模糊控制方法以及逐步显遗传自适应模糊控制方法。     

四级倒立摆的变论域自适应模糊控制

采用变论域自适应模糊控制理论研究四级倒立摆控制问题. 首先，给出四级倒立摆运动的数学模型并验证了它的可控性；然后根据变论域自适应模糊控制理论设计了关于四级倒立摆的控制器. 最后展示了仿真结果. 此外，还给出一级、二级和三级倒立摆的硬件（即实物系统）实验结果.     

提高直线电机运动柔顺性的变论域模糊PID控制方法

针对永磁同步直线电机中存在的非线性、时变性、强耦合性和外部负载不确定性等特点,提出一种变论域模糊PID控制方法,通过模糊控制在线调整论域伸缩因子,改变模糊PID控制论域大小,以有效避免函数型伸缩因子结构与参数难以确定等问题。利用Simulink对永磁同步直线电机控制系统进行仿真,比较传统PID、模糊PID与变论域模糊PID控制效果发现,变论域模糊PID控制具有更好的动态性能和较强的鲁棒性。     

运用Lyapunov指数方法的车辆横向运动混沌分析及其滑模变结构控制

建立了考虑车辆横摆、侧向以及侧倾运动的3自由度非线性整车模型：运用Lyapunov指数方法对所建立的非线性整车模型进行了混沌的数值仿真分析．通过最大Lyapunov指数图和分岔图发现,车辆的横向运动非常复杂,包含了倍周期、拟周期以及混沌运动,对于车辆极限工况时的横向运动稳定性是不利的．利用滑模变结构控制（sliding mode variable structure control,SMVSC）方法,设计了SMVSC控制器,对车辆横向运动中的混沌进行了控制．为了减少SMVSC控制系统的抖振,进一步提高车辆在极限工况下行驶的横向运动稳定性,采用了幂次趋近律,利用模糊控制的方法实现了趋近律的自适应策略．最后将所设计的自适应趋近律的SMVSC系统在Matlab中进行了仿真,并将未加控制,SMVSC控制以及自适应趋近SMVSC控制三种仿真结果进行了对比分析,发现采用了自适应趋近的SMVSC控制对混沌的控制效果比其他的都要好,有效抑制了车辆横向运动中的混沌,显著提高了车辆在极限工况下行驶的横向稳定性,充分证明了该控制策略是有效的．     

ABS模糊自适应控制器的设计与仿真研究

基于最佳滑移率的ABS自适应控制器要解决的问题有：在制动过程中，滑移率被稳定的控制在目标滑移率附近；自动识别道路附着状况，调整目标滑移率值以达到利用最大道路附着系数的自适应效果.本文在建立车辆单轮防抱死仿真系统的基础上，使用模糊控制，设计了一个基于最佳滑移率的复合式模糊自适应控制器。经ABS系统仿真实验表明，该控制器的控制稳定性、鲁棒性和自适应性均取得了良好的效果。     

基于RBF神经网络的风电机组独立变桨控制

由于风速的随机性、风电机组参数的时变性以及复杂的变桨系统引起的时滞性,随着风力机桨叶长度的不断增加,叶片受力拍打振动的情况越来越严重,同时造成输出功率不稳定.为改善风机变桨系统在运行区域内的动态性能,本文依据风力机空气动力学原理、风剪切特性和塔影效应,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络自适应独立变桨距控制方法,采用RBF神经网络逼近变桨系统未知的非线性函数,通过Lyapunov方法导出神经网络自适应率,在线调整神经网络权值来改善独立变桨系统的动态性能,最后通过设计风电机组的独立变桨控制模型进行相关实验,证明基于RBF神经网络自适应独立变桨控制系统具有良好的动态性能,可以有效稳定输出功率,降低桨叶、轮毂、机舱、塔架等风电机组关键部件的疲劳载荷.     

空间智能桁架的传感器作动器位置优化和分散化自适应模糊振动控制

提出了作动器和传感器配置优化和分散化自适应控制方法以解决桁架系统的振动控制问题.建立了主动杆的机电耦合方程,提出了不依赖于控制方法的优化准则,采用遗传算法得到了作动器和传感器在大型空间智能桁架系统中的最优位置.而且设计了一种分散化自适应模糊振动控制器来控制大型空间智能桁架系统.推导了大型空间智能桁架系统考虑剩余模态影响的动力学方程,利用滑模控制方法改进了自适应模糊控制方案,并以T字型桁架结构为例进行了验证性实验.实验结果表明,遗传算法对于作动器和传感器的配置优化是可靠的、有效的,自适应模糊控制器能有效地抑制大型空间智能桁架系统的振动,且没有控制溢出和观测溢出问题.     

基于干扰观测器的一类不确定非线性系统鲁棒自适应控制

本文利用干扰观测器和Backstepping方法,提出了一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制方案.首先,利用径向基神经网络(radial basis function neuralnetwork,RBFNN)设计干扰观测器,并通过对RBFNN参数的自适应调整来逼近系统干扰.基于干扰观测器的输出,采用Backstepping方法设计鲁棒自适应控制器.在所设计的鲁棒自适应控制器作用下,闭环系统所有信号达到半全局一致有界稳定.闭环系统稳定分析表明适当地选取设计参数可以确保所有系统状态是一致有界的.最后,仿真结果验证了所提出的鲁棒自适应控制方案的有效性.     

基于频率控制的磁耦合共振式无线电力传输系统传输效率优化控制

针对于磁耦合共振式无线电力传输系统,为了抑制传输效率随传输距离的增加下降较快,通过研究系统传输效率的影响因子,本文提出了一种基于共振器频率控制的效率优化方法,并在此基础上用两种优化控制方案来实现系统传输效率的控制.仿真和实验结果表明：在同等负载下,这种优化方法在一定范围内能够有效地稳定系统传输效率,解决了系统传输效率受传输距离变化敏感的问题.     

分解式PID-模糊控制及其在ABS中的应用

为解决路面发生跃变时车轮抱死的问题,提出一种分解式PID模糊控制器（p-I-D Fuzzy）,并应用于ABS。建立模糊系统输出与输入的函数关系,结合PID表达式,理论分析表明该型控制器具有类似参数自适应整定PID的功能。分别在典型的高、中、低附着路面,以及跃变路面上进行仿真实验。结果表明这种控制器适应性强,在跃变路面下,超调量小,跟踪迅速。     

基于特征模型的再入飞行器自适应制导律设计

文中针对航天飞机类再入飞行器对参考阻力加速度曲线的跟踪问题，设计了基于特征模型的自适应制导律．首先将线性定常系统的特征建模方法推广到单输入单输出线性时变系统，从而建立了再入飞行器的特征模型，然后对特征模型提出一种新的非线性微分黄金分割自适应控制律．当特征模型的系数属于有界闭凸集，且系数的变化速率满足一定约束条件时，文中证明了非线性微分黄金分割自适应控制系统是一致渐近稳定的．在特征模型的基础上，通过结合使用跟踪控制律、非线性微分黄金分割控制律和改进的逻辑积分控制律，设计了再入飞行器基于特征模型的自适应制导律．它克服了反馈线性化方法要求精确获得对象模型的缺点．仿真结果表明，文中设计的自适应制导律对参考阻力加速度曲线的跟踪性能明显优于反馈线性化方法．     

具有双控制输入通道高阶不确定非线性系统控制设计

本文研究了一类高阶不确定非线性系统的全局渐近稳定控制设计问题.不同于现有结果,本文所研究的高阶非线性系统具有两个控制输入通道,即控制输入直接作用于两个一维子系统.这导致已有的控制设计方法不能或难以用来解决该类控制设计问题,因此,寻求新的控制设计方法,用以解决多控制输入通道高阶非线性系统的控制设计问题,是一个很有意义的研究课题.本文首先引入一个有效的反馈变换,从而在非线性系统满足适当假设条件下,成功地将该类系统的控制设计问题转化为规范的单控制输入通道情况下的控制设计问题.进而借助于已有结果,特别是增加幂次积分方法,给出所研究非线性系统的全局渐近稳定控制器的设计方法.尽管本文所研究的系统是具有多控制输入通道高阶非线性系统的特殊情况,所得结果具有一定的局限性,但对更一般情况具有借鉴和指导作用.最后,仿真算例验证了本文理论结果的有效性.     

内编队重力场测量卫星全推力姿轨一体化控制研究

内编队重力场测量卫星作为一种新概念的纯引力轨道飞行器,通过精密定轨和相对状态测量实现高精度地球重力场测量.其中对外卫星的控制保持编队内卫星在纯引力轨道上稳定飞行是决定测量水平的关键因素之一.针对稳态工作模式的内编队系统,研究了仅用推力器实现姿态轨道一体化控制的问题,构建了姿态非线性和共用推力器引起的姿态轨道耦合的六自由度平动和转动动力学模型,并基于约束非线性模型预测技术建立了姿轨一体化控制的二次型优化模型.通过仿真实验可知,约束非线性模型预测控制方法计算快速,能克服部分约束条件的非凸性;推力器布局合理,推力消耗低,满足内编队系统任务需求.     

约束切换非线性系统给出初始稳定区域的预测控制设计

有约束切换非线性系统的稳定控制是一个重要的研究问题．通常的预测控制方法可以很好的处理约束问题并使得系统稳定,但一般首先假设其中的优化问题初始可行,而对于初始稳定区域并没有具体的描述．本文针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统,提出了一种混合非线性预测控制方案．其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器,设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器,以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定;对整个切换系统,基于状态估计,设计在各组件间平稳切换的切换律,以保证整个闭环系统的渐近稳定性．最后通过对一个化工过程实例进行仿真,验证了本文所提控制器的有效性．     

天宫一号基于控制力矩陀螺的智能多模自适应姿态控制系统设计与验证

天宫一号是目前我国在轨运行的体积最大、重量最重的载人航天器.它具有变构型、变参数的特性,采用控制力矩陀螺系统和喷气推进系统实现高精度、高稳定度姿态控制.本文通过对天宫一号控制对象参数缓变和跳变相结合特点的分析,规划了高可靠灵活的控制策略,设计了智能多模自适应姿态控制系统.利用智能控制中规则集设定多模自适应控制的指标切换函数分配,利用多模自适应控制算法建立多模型控制器实现不同控制对象,不同控制任务的姿态控制.天宫一号通过地面测试和物理仿真试验,最后发射在轨运行,与神舟八号、神舟九号、神舟十号载人飞船圆满完成交会对接任务,充分验证了姿态控制系统设计的正确性和有效性.该设计方法在解决大型航天器变构型、变参数组合体姿态控制方面有突出优点,在未来的载人航天领域空间站建设具有应用前景.     

模糊控制方法在黏性流场迭代计算中的应用

在用SIMPLER算法求解黏性流场的过程中, 采用了模糊控制方法改变亚松弛因子的大小, 显著地加快了收敛速度. 进行数值计算时, 将相邻两次迭代中动量方程或能量方程残差范数的比值作为控制输入量, 经过模糊化、模糊推理和解模糊, 输出亚松弛因子的变化率, 并以新的亚松弛因子进行下一次迭代. 对4个二维有基准解的层流的流动和传热问题使用该方法求解, 都在几乎是最少迭代次数下获得了收敛的结果, 证明了该方法的有效性.     

基于零和微分博弈的航天器相对位置容错控制

针对带有执行器偏置故障和失效故障的航天器相对位置控制系统,本文提出了一种基于零和微分博弈的最优容错控制方法.首先,利用线性二次调节设计反馈控制器以保证无故障时系统的渐近稳定性能;其次,将航天器相对位置容错控制问题转换为零和微分博弈问题,结合Hamilton-Jacobi-Issac (HJI)方程和极小极大原则设计最优控制律;最后,利用自适应动态规划方法设计评判网络对最优性能函数进行估计,构成自适应控制信号,保证了系统稳定性和状态最终一致有界.仿真结果表明了本文设计的容错控制律的有效性.     

基于hp自适应伪谱法的四旋翼无人机编队轨迹优化

四旋翼无人机编队轨迹优化是实现高精度跟踪控制的基础.研究四旋翼无人机编队轨迹优化问题,首先建立非线性四旋翼无人机模型,并对模型进行简化与参数获取;再考虑四旋翼无人机编队之间的避撞约束、状态量约束及控制输入量约束;最后采用可自适应选点的hp自适应伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解.仿真结果表明,hp自适应伪谱法对于求解6架四旋翼无人机编队的轨迹优化问题具有良好的效果,能够满足工程实际的约束要求.     

车辆全速巡航系统的干扰解耦鲁棒控制

建立了集成被控车辆及车辆间纵向行驶动力学特性的新型全速巡航系统模型, 针对模型中存在的外界干扰、参数不确定性及非线性特性, 提出了一种干扰解耦鲁棒控制方法. 该方法首先根据非线性干扰解耦（nonlinear disturbance decoupling, 即NDD）原理, 实现对模型中确定部分外界干扰的解耦, 在此基础上, 利用变结构控制（variable structure control, 即VSC）中滑动模的不变性特性, 消除模型中余下不确定性部分的影响, 最后将其应用于纵向行驶车辆全速自适应巡航控制（adaptive cruise control, 即ACC）系统, 并通过仿真计算验证其控制效果. 结果表明, 结合NDD原理及VSC方法设计的车辆全速ACC系统, 不仅对被控车辆内部各种不确定因素具有良好的鲁棒性能, 而且能够较好的消除被控车辆低速走停（stop and go, 即SG）工况下的强非线性特性, 以及高速行驶中前导车频繁加/减速的外部干扰影响. 此外, 控制系统结构简单, 可实现其控制性能的全局最优化.     

基于两级模糊控制的交叉路口多相位控制

用模糊控制方法对交叉路口的交通信号进行控制,提出一种面向城市交叉路口的交通信号两级模糊控制系统.该系统能够分散处理交通信息参数,有效减少模糊规则数,易于提取模糊规则,实现相位顺序、绿信比和周期均随着交通状况的变化而自适应变化;并利用混沌优化对模糊控制器的隶属度函数进行优化搜索,从而提高交叉路口的通行效率,减少车辆的延误...