不确定非线性系统自适应滑模跟踪控制及应用

针对一类非匹配不确定非线性系统,设计了一种高阶鲁棒自适应反推滑模变结构控制方法。在控制器设计中,考虑存在系统建模误差和外界未知干扰,借鉴动态面思想降低控制器复杂性,引入双曲正切函数和抖振衰减因子降低控制输入抖振,设计系统建模误差自适应律增强控制器鲁棒性,并将系统的稳定性证明简化为判断一个n阶对称矩阵的正定性问题。将设计的反推滑模控制器用于F-8飞机纵向机动控制并进行仿真,实现了飞机对指定轨迹的稳定跟踪。     

具有非匹配不确定性相似组合系统的分散鲁棒控制

针对一类具有非匹配不确定性的相似组合系统 ,基于块控原理提出了一种变结构控制设计方法。不确定项存在于各子系统的互联项中 ,可以是非线性的或时变的 ,不满足匹配条件 ,但有界 ;利用反演设计方法来处理系统中的非匹配不确定性 ,再用变结构控制方法来改善系统的性能 ;然后 ,利用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的信号为最终一致有界且系统的状态收敛于滑模超平面的邻域。最后 ,用一个仿真实例证明了所提出的方法的正确性和有效性。     

非线性系统基于HM模型的变结构控制

对非线性系统的稳定控制问题进行了研究，基于HM模型对非线性系统进行描述，并将全局HM模型表示成含不确定项的形式，在满足匹配条件下，采用稳定性理论设计出确保HM模型全局渐近稳定的滑模变结构控制器，用一级倒立摆进行仿真验证，控制器结构简单，只用较少的模糊规则，就能得到满意的控制效果，成功地将变结构控制应用于非线性系统，有推广应用价值。     

船舶运动航向自适应非线性控制的仿真研究

针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型，考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下，船舶航向控制问题成一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题。引入Nussbaurrl函数，并采用逆推(backstepping）技术，成功地解决了上述困难，设计了船舶航向自适应非线性控制器；借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的闭环非匹配不确定船舶运动非线性系统中的所有信号有界，系统的实际航向自适应地保持设定航向。以大连海事大学“育龙”轮为例进行仿真研究，结果证明所设计的控制器是有效的。     

十字梁实验系统的分层变结构控制

分层控制理论就是将高阶的复杂系统划分成耦合程度很低的多个低阶子系统层次,然后对每个子系统分别设计控制器并实施控制。十字梁实验系统是为控制理论研究而开发的一个高阶非线性实验平台。本文设计了分层变结构控制器,并进行了仿真,仿真结果表明,该系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性。     

非匹配不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类非匹配不确定非线性系统,研究了一种适用于输出跟踪的鲁棒自适应控制器设计新方法。结合反演设计方法和"σθ-修改"参数自适应技术所设计的控制器,对非匹配的未知参数和非参数有界不确定项具有强鲁棒性。该控制器不仅能保证闭环系统所有信号有界,且能使跟踪误差以指数速度收敛到零的小邻域内。计算机仿真算例证实了理论结果的可行性和有效性。     

一类非线性混合系统的脉冲混合控制器设计

考虑了一类基于有限状态自动机的非线性混合动态系统,该混合系统由离散事件子系统和连续变量子系统构成。其离散事件子系统为有限状态自动机,连续变量子系统由几个具有脉冲的严格反馈非线性系统组成。结合有限状态自动机的相关理论、Backstepping方法以及脉冲控制设计了一种脉冲混合控制器,给出了整个系统在该控制器作用下渐近稳定的充分条件,构造混合多Lyapunov函数,并应用该函数和线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)技术证明了闭环系统渐近稳定性。最后,通过仿真实例验证了该方法的有效性。     

广义双线性系统的变结构控制

利用广义Lyapunov函数方法研究广义双线性系统的变结构控制问题.首先,考虑确定的广义双线性系统,通过引进滑动模动态补偿器来选取切换面,进而设计变结构控制器以保证闭环系统的渐近稳定性.其次,用类似的方法给出了不确定广义双线性系统的变结构控制设计,有效地解决了不确定广义双线性系统的变结构控制问题.最后,通过数值算例说明了设计方法的合理性和有效性.     

不确定非线性系统变结构模糊自适应鲁棒控制

考虑一类不确定非线性系统的鲁棒控制器设计问题,在假设系统不确定性函数结构未知的情况下,利用模糊系统对不确定性函数进行逼近,将获得的模糊系统函数作为系统不确定性界函数。在此基础上,提出了一种变结构模糊自适应鲁棒控制算法,该算法在确保系统的滑动模态超平面为渐近可达的前提下,在线对系统模型的控制增益参数和不确定性函数的界参数进行估计。最后以船舶减摇鳍非线性控制系统为例,进行了变结构鲁棒自适应模糊控制器的设计。仿真研究表明,所提出的算法是有效的。     

一类非线性系统的模糊变结构控制方案

针对一类特殊非线性系统的模糊变结构控制及稳定性问题,通过将非线性系统化为多个精确T S模型来建立非线性系统精确的T S模糊模型,将模糊理论与成熟的线性变结构控制理论相结合设计出一种模糊变结构控制器,提出了使全局模糊模型稳定的充分条件,并用Lyapunov稳定性理论证明该控制器能确保模糊动态模型全局渐近稳定,从而使非线性系统稳定。仿真结果表明了该设计方法的有效性。     

临近空间高超声速飞行器匹配化滑模姿态控制

针对临近空间高超声速飞行器非匹配不确定性姿态控制问题,提出一种新型匹配化滑模姿态控制系统设计方法。首先将含有非匹配不确定性的模型进行匹配化变换,得到匹配的不确定性模型。采用扩张干扰观测器估计不确定项,用来补偿系统输出量的微分。其次,基于干扰观测器及频域滤波器设计了一种渐近收敛的复合微分器,用来获取系统输出的一阶导数。在此基础上,采用变结构控制方法,提出了一种匹配化滑模姿态控制方法。最后,通过数字仿真验证了该方法的有效性,并与反步法进行了对比,对比结果表明本文的方法具有更好的快速性及鲁棒性。     

基于T-S模糊模型的非线性时滞系统的变结构控制

基于T-S模糊模型和变结构控制策略,研究了一类带有参数不确定项的非线性时滞系统的变结构控制问题。首先,利用变结构控制理论选择滑模面,根据可达条件提出了一种变结构控制方法,该方法确保系统的运动轨迹在有限时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上。当不确定项不满足匹配条件时,根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)的方法得到了系统状态全局稳定的充分条件。最后给出了一个仿真加以说明该设计方法的有效性。     

时滞时变AUV的模糊变结构控制

针对自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)具有时变的水动力学系数的现象,为了实现其鲁棒控制,设计了一个模糊变结构控制器.该控制器以变结构控制的切换函数及其变化率为模糊控制器的输入,以变结构控制律的变化率为模糊控制器的输出.为了提高控制器的性能,引入了压缩扩张隶属度函数.通过将该控制器和均分隶属度函数模糊变结构控制器、准滑模控制器的仿真对比,证明了设计的控制器具有更好的性能.数值仿真表明,该控制器能很好地实现对具有控制输入时滞和时变水动力系数AUV的深度控制,且稳定后基本无抖振现象.     

具有扇区非线性输入的混沌系统函数投影同步

研究了具有扇区非线性输入且含有模型不确定和外部干扰的混沌系统的修正函数投影同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和滑模变结构控制方法,设计了统一的滑模控制器和自适应更新规则,使得混沌驱动系统和响应系统按照期望的函数尺度因子矩阵实现同步。所设计的控制器不受扇区非线性输入、模型不确定性和外部干扰的影响, 具有很强的鲁棒性。以超混沌系统为例的仿真实验证明了该方法的有效性。     

不确定时滞系统的二次稳定无记忆变结构控制

根据变结构控制 ( VSC)方法及 Lyapunov稳定性理论研究一类不确定性时滞系统的无记忆变结构控制问题 ,所得的变结构控制器保证了切换函数的二次稳定性 ,并避免控制信息号颤振 .此外 ,还推出了一种具有不确定性范数上界自适应估计器的自适应变结构控制器 .仿真结果验证了所得结果的有效性和合理性.     

基于神经网络的自由漂浮空间机器人鲁棒控制

针对带有模型误差及外界扰动的自由漂浮空间机器人轨迹跟踪问题,提出了一种基于神经网络的自适应鲁棒控制策略。采用对神经网络状态空间进行划分后与滑模变结构结合的控制器,对不确定非线性进行自适应学习,逼近误差作为外部干扰由鲁棒控制器消除。该方法从整个闭环系统的稳定性出发,利用H_∞理论设计的鲁棒控制器及神经网络权值的在线调整规则保证了系统的稳定性,并能使系统L2增益小于给定的指标,具有较好的控制精度及动态特性。仿真分析进一步证明了该自适应鲁棒控制算法的有效性。     

提高车辆主动安全性的模型参考变结构控制方法

基于李亚普诺夫函数设计了模型参考变结构控制器,该控制器通过产生主动横摆力矩迫使车辆的响应跟踪参考模型的理想输出,从而提高了车辆的主动安全性.用该控制模型计算了车辆在正弦输入和阶跃输入时的横摆角速度以及车辆质心的侧偏角响应,仿真计算结果表明控制车辆的横摆力矩能够有效改善车辆的横摆角速度、质心侧偏角响应,并且该控制器能更好的适应车速和路况的变化,鲁棒性强.     

一类非线性系统的新型增益调度变结构跟踪控制

针对一类参数不确定非线性系统的增益调度变结构跟踪控制,以切换函数作为调度变量,同时考虑系统稳态误差的指标要求,对滑动平面系数、边界层厚度以及控制器系数进行调度,得到了一种新型的增益调度变结构控制策略。不仅消除了系统颤振,减少了系统能耗,提高了系统的控制性能,使得系统能够快速进入并获取稳定的滑动模态,而且使跟踪系统能够满足稳态误差指标的要求。仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

非匹配非线性系统多滑模模糊控制

针对一类非匹配非线性系统,提出一种多滑模自适应模糊控制算法。通过将参数光滑投影算法,带饱和层的滑模面设计技术以及积分型李雅普诺夫设计技术集成起来,使得算法提高了系统在抑制参数漂移、抖振现象、控制器奇异等方面的能力。算法保证闭环系统所有信号的有界性且使得跟踪误差收敛于任意设定的饱和层内。仿真结果进一步说明了算法的有效性。