基于逆推-非线性阻尼算法的船舶航向控制器设计

针对带有不确定项的Norrbin非线性船舶模型,将逆推算法和非线性阻尼算法相结合,设计非线性船舶航向鲁棒控制器.所设计的控制器可克服模型的不确定性,保证最终的闭环系统所有状态一致有界.最后利用Matlab的Simulink仿真工具进行仿真研究.结果表明:算法完全有效,航向控制系统稳定时舵角的波动控制在-0.2°~0.2°,控制效果良好.     

航向保持系统简捷非线性鲁棒控制

为克服船舶航向保持控制系统中传统Backstepping设计方法易产生静差及设计过程过于复杂等不足,提出一种把带积分项的Backstepping方法与闭环增益成形算法相结合的简捷非线性鲁棒控制器设计方案.理论分析和系统仿真结果均表明,通过该方案设计出的控制器可使船舶航向零误差渐近稳定,同时设计过程简捷,控制器结构简单且具有较强的鲁棒性.     

船舶航向保持本质非线性反馈算法的比较研究

利用VC++将线性二次型最优控制算法、闭环增益成形算法、船舶航向保持本质非线性反馈算法应用于船舶间接式航迹保持控制.基于"阳澄湖"号进行仿真研究,结果验证了该算法的有效性及理论证明的正确性.     

基于逆推算法的非线性船舶航向跟踪控制器

针对线性Nomoto船舶运动模型航向改变操纵过程中，往往引起快速大的舵动，产生严重的水动力非线性的问题．基于逆推设计方法设计了非线性船舶航向跟踪控制器，并证明由其构成的闭环动态系统是全局指数渐近稳定的．对大连海事大学远洋实习船“育龙”号的仿真实验表明，所设计的船舶变航跟踪控制器是有效的．     

船舶航向H∞鲁棒控制

为有效抑制参数不确定性和干扰随机性对船舶航向的影响,设计了船舶航向鲁棒控制器.针对船舶海浪的遭遇谱能量集中频段随遭遇角的变化而变化,对不同的遭遇角选择不同的权函数进行设计.采用双线性变换对标称模型位于虚轴上的极点进行处理,并利用"2-Riccati"方程法求解控制器方程.仿真结果表明,与PID控制相比,该控制器航向控制精度较高,并具有较好的鲁棒性能.     

船舶航向非线性输出反馈控制

为解决船舶航向控制系统的模型不确定性、高度非线性以及状态变量与控制输入的约束问题,提出一种基于滑模控制的反馈控制算法.利用递归迭代设计法,将非线性滑动模态建立到扩展状态空间,并结合增量反馈控制,无须对不确定项进行估计.在系统输入增益符号已知条件下可自动寻找使系统稳定的控制量,避免变结构控制的抖振以及输出反馈控制的稳态误差及超调,并保证闭环系统的高阶状态变量严格有界.应用船舶非线性水动力模型进行航向控制仿真.结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强鲁棒性.     

船舶航向非线性系统自适应鲁棒自动舵的设计

考虑船舶航向控制系统模型中存在着非线性，并且在模型参数未知的情况下，利用Lyapunov稳定性理论，提出了一种具有积分功能的自适应鲁棒控制新算法，以5000t级杂货船为例，进行了自适应鲁棒自动舵设计，并利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究，结果证明该算法是十分有效的。     

船舶航向环路成型H∞鲁棒控制算法及仿真研究

论述一种基于对象分子－分母摄动形式的环路成型Ｈ∞鲁棒控制算法，该算法可避免船舶模型在原点有一极点所造成的Ｈ∞控制器在计算上的困难，通过适当选取加权函数，可保证闭环系统具有良好的动静态特性和较强的鲁棒性，利用ＭａｔｌａｂＳｉｍｕｌｉｎｋ工具进行了仿真研究，结果令人满意。     

基于积分Backstepping的船舶航向非线性滑模控制

设计一种基于积分Backstepping的船舶航向非线性滑模控制器,实现船舶在大幅度改向操纵运动中航向准确快速跟踪控制.在采用Bech船舶操纵运动数学模型精确描述船舶大幅度改向运动性能的基础上,利用反演法设计航向改变控制算法,引入积分控制环节消除模型参数不确定性和风、浪、流等干扰影响,借助Lyapunov稳定性定理证明控制系统渐近稳定.对实船的仿真对比可知,本文设计的船舶航向控制器性能优越,控制舵角合理,控制输出航向对本船参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性.     

基于自适应逆推设计的STATCOM非线性鲁棒控制

针对受内部及外部扰动影响的含STATCOM(StaticSynchronousCompensator)的单机无穷大系统 ,使用自适应逆推方法构造出系统的存贮函数 ,进而同时获得非线性L2 增益干扰抑制控制器及参数替换律·该控制器不仅能够抑制干扰对系统输出的影响 ,而且由于在内部扰动中重点考虑了阻尼系数的不确定性 ,因此该控制器对系统参数变化也具有很强的鲁棒性·同时 ,该方法的设计过程系统、简明 ,易为工程人员所接受·仿真结果表明自适应逆推方法设计的控制器拥有更优越的性能     

基于反步法的双电机同步联动伺服系统自适应鲁棒控制

针对具有未知传动齿隙的伺服系统,采用双电机同步联动消除齿隙,分别施加偏置力矩,在系统参数未知、存在未建模动态及外界扰动的情况下,设计了基于反步法的自适应鲁棒控制器。该控制器包括基于模型参数在线估计的自适应补偿、稳定反馈和鲁棒控制三部分。通过逐步选择控制系统Lyapunov函数,使得系统闭环控制系统信号有界,且跟踪误差在任意期望的精度内。理论证明和仿真分析验证了算法的有效性。     

非线性模糊直接鲁棒自适应控制的后推设计

采用模糊直接控制方法,针对一类非线性多入多出系统,提出了一种带有连续鲁棒项的鲁棒自适应控制方法.在此基础给出了高阶多入多出系统的鲁棒自适应的后推设计方法.在鲁棒项合理简化的情况下,给出了系统Lyapunov意义下的稳定性证明,简略分析了各设计参数的物理意义及其对系统性能的影响.理论分析和仿真实验均显示,本方法可以使系统全局渐近稳定,且选取恰当的设计参数可保证系统对输入信号的跟踪达到任意精度;并且由于鲁棒项的引入可使系统的设计更具灵活性.     

无人软翼飞行器直线航迹跟踪鲁棒反步控制

为实现无人软翼飞行器的直线航迹跟踪控制,提出一种基于模拟对象的可变增益鲁棒反步控制方法.基于模拟对象方法建立软翼飞行器的航迹跟踪误差模型,并设计了可变增益反步跟踪控制器,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了传统反步法中虚拟量高阶导数问题,简化了控制器形式,更有利于工程实现.根据Lyapunov理论设计的鲁棒反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性.将控制器应用于无人软翼飞行器平面直线航迹跟踪控制中,仿真实验表明,所设计的控制器可以实现直线航迹的精确跟踪,且具有很好的鲁棒性.     

小型无人直升机纵向和横向动力学的鲁棒反推控制(英文)

研究了阵风情况下悬停飞行模式中的无人直升机的纵向与横向位置的稳定性问题.由于通用的线性模型成功地描述了大多数小型直升机的行为,其被用来设计控制器.基于控制Lyapunov方法,一种递归(反推)设计流程被用来设计纵向和横向动力学的鲁棒控制器.为了比较,我们基于线性二次调节器(LQR)准则设计了另一种控制器.仿真结果表明,所提出的反馈控制器能有效地减弱阵风的影响,在阵风下能够实现纵向和横向位置的快速、准确跟踪.     

一类非线性系统具有L2-增益的鲁棒自适应控制

针对一类含有未知参数和干扰的不确定非线性系统，提出了一种具有L2-增益的鲁棒自适应控制方法。该方法结合L2-增益鲁棒控制和非线性阻尼技术，基于Lyapunov函数反演设计方法设计了状态反馈自适应控制器，实现了不确定非线性系统的鲁棒输出调节。该控制器不仅把常规自适应控制设计的参数重复估计问题简化为对未知干扰的抑制，而且使得系统从干扰输入到可控输出的L2-增益小于等于给定的值γ。仿真结果表明了所设计控制器的正确性和有效性。     

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类包括非线性不确定性、有界干扰、时变参数等的具有纯参数反馈形式的不确定非线性单输入单输出系统,利用反演设计方法同自适应控制相结合的方法,设计了状态反馈鲁棒自适应控制器.该控制器能使系统达到渐进稳定,并能保证闭环系统信号的全局有界性,对非线性不确定性和有界干扰具有一定的鲁棒性,且对不确定性的知识要求不多.从仿真实例看出,所设计的鲁棒自适应控制器具有满意的控制效果,而且控制量在容许控制的范围之内.