一类级联系统的自适应控制

对于一类级联系统的自适应控制问题,笔者根据系统的结构特性,将级联系统转化为基子系统和扩张子系统,在适当的模型假设下,根据局部线性化模型的二次可稳定性,构造出非二次李雅普诺夫函数,并设计出鲁棒自适应控制器.     

一类非线性级联系统层次化执行器故障诊断方法研究

研究了一类非线性级联系统中执行器内部参数与全局系统运行的相关性问题,利用系统全局可测信息隔离故障执行器并识别执行器内部故障参数.应用可逆理论及基于模型的故障诊断方法,形成了一种系统级与设备级相结合的互联系统层次化执行器故障诊断方案.通过将执行器视为独立子系统与过程子系统互连,构成互连非线性动态系统;并进行互连系统的可逆...     

汽车驾驶机器人的自适应执行器故障补偿控制设计

针对汽车驾驶机器人可能发生的不确定执行器故障无法驱动机械腿正常工作,进而影响汽车行驶过程中的安全性,提出一种基于Backstepping的自适应容错控制方法.利用Backstepping对机械腿进行控制,针对各故障情况分别设计故障补偿控制器,通过定义故障指示函数将多设计加权融合成一个综合控制器.基于自适应方法对综合控制器参数进行更新.基于Matlab/simulink仿真验证此方法的有效性.结果表明:该控制方法能保证执行器在发生不确定故障时,汽车驾驶机器人控制系统仍稳定运行,并渐近跟踪给定的控制指令.     

非线性系统执行器故障检测及重构

针对受到外部干扰的利布希茨非线性系统,讨论了一种观测器匹配条件不满足下的基于观测器的执行器故障检测方法.通过构造辅助输出,使得匹配条件针对该辅助输出得以满足;通过一高阶滑模观测器,不仅估计出辅助输出,还估计出它的微分.基于高阶滑模观测器,提出了一种执行器故障重构的方法.通过引入一个自适应调节项,对利布希茨常数进行自适应性调节,从而设计中无需知道利布希茨常数的大小.最后通过一个3阶系统的仿真,表明了方法的有效性.     

基于自适应滑模的气量调节系统执行器故障工况下的自愈调控策略

针对往复式压缩机气量调节系统中存在的执行器失效、偏移等问题,提出一种基于滑模变结构容错控制的自适应自愈调控方法。首先,通过推导气量调节系统的热力学公式,得到输出缓冲罐压力与可调负荷之间的非线性状态空间方程;然后,通过引入自适应控制参数在线调节控制器输出,在确保设定值跟踪性能的前提下提高其对外部干扰和执行器故障的鲁棒性;随后基于Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性;最后通过数值仿真验证了所提的自适应滑模控制策略能够有效地对执行器故障工况下的往复式压缩机气量调节系统进行自愈调控,为系统的稳定性和鲁棒性提供保障。     

基于自适应观测器的列车牵引系统执行器故障诊断

针对高速列车牵引系统执行器故障,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断方法。针对高速列车纵向运动模型参数不易获得的特点,建立了参数未知的列车动态数学模型。考虑到高速列车牵引系统具有多个执行器,其故障发生时间及位置未知,针对不同故障位置,设计了基于自适应技术的故障诊断观测器,观测器相关参数由自适应律更新,通过观测器与列车系统匹配实现故障诊断,基于李雅普诺夫稳定性定理,证明了匹配观测器的收敛性和不匹配观测器无法收敛,从而诊断出故障位置及时刻。最后通过一个高速列车仿真例子验证了所提故障诊断方法的有效性。     

一类执行器偏移/卡死故障下的自适应容错控制

研究执行器故障下的连续时不变线性系统主动容错控制问题．考虑执行器部分失效和偏移／卡死故障,并假设偏移／卡死故障可以被分为状态依赖时变部分和常值偏移部分,且状态依赖权值和常值偏移量未知．设计自适应律在线故障执行器失效因子和状态依赖权重与常值偏移／卡死量,并基于自适应估计值构造状态反馈控制增益方程补偿故障带来的影响．通过李亚普诺夫第二稳定性定理,证明所提出的自适应容错控制策略能够保证系统在执行器故障情况下渐近稳定．最后,通过数值实例显示了该方法的有效性．     

具有执行器故障的非线性系统可靠控制设计

针对具有执行器故障的离散时间非线性系统控制设计问题, 提出一种基于Takagi-Sugeno模糊模型的可靠控制器设计方案. 与常规的基于并联分布补偿技术的模糊可靠控制器相比, 所设计的基于非并联分布补偿技术的可靠控制器具有特殊的控制架构, 可引入更多控制增益矩阵变量, 从而降低已有结果的保守性. 此外, 还提出了一种自由矩阵变量技术, 能进一步减少所得结果的保守性. 仿真实验验证了设计方法的有效性.     

具有执行器故障的非线性系统可靠控制设计

针对具有执行器故障的离散时间非线性系统控制设计问题,提出一种基于TakagiSugeno模糊模型的可靠控制器设计方案.与常规的基于并联分布补偿技术的模糊可靠控制器相比,所设计的基于非并联分布补偿技术的可靠控制器具有特殊的控制架构,可引入更多控制增益矩阵变量,从而降低已有结果的保守性.此外,还提出了一种自由矩阵变量技术,能进一步减少所得结果的保守性.仿真实验验证了设计方法的有效性.     

一类带有执行器故障不确定线性系统的自适应H∞控制

针对一类带有不匹配外部扰动、非线性参数不确定性和执行器故障的线性系统,提出一种基于自适应容错技术的H_∞控制方案。所设计的变增益容错控制器既可以对外部扰动具有良好的抑制作用,同时也可以有效补偿系统参数不确定和未知故障的影响,进而保证闭环系统具有期望的优化性能指标。飞行控制系统的数值仿真例子表明了所提出控制方法的有效性。     

基于改进级联宽度学习的自适应认知诊断方法

针对现有的认知诊断模型信息利用不充分以及依赖局部作答信息而导致诊断精度低的问题,提出了基于改进级联宽度学习的自适应认知诊断方法。首先,提取题目的语义、参数等特征,采用无偏差加权进行融合。其次,提出了改进的级联宽度学习系统(improved cascade of broad learning system, ICBLS),旨在学习全序列作答信息,利用残差结构解决长序列学习遗忘的问题,采用网格搜索法确定最优参数组合,进而构建认知诊断模型。最后,经过非线性分类器实现知识状态的分类。以BP神经网络、Bi-LSTM、Bi-GRU为基线模型,在实际的接受性任务中进行了实验验证。结果表明,基于ICBLS的模型获得的最高模式准确率为95.74%,平均属性准确率为98.31%。并且,通过消融实验证明了题目的语义信息有利于模型更准确地发现被试的语言理解能力。     

带饱和执行器非线性时滞系统的自适应动态规划

针对带饱和执行器及状态时滞的一类非线性系统最优控制问题,提出基于迭代自适应动态规划算法的控制方法.用泛函性能指标处理执行器的饱问题,推导出非线性时滞系统对应的哈密顿-雅克比-贝尔曼(HJB)方程.针对其性能指标函数含有状态时滞耦合项和抗饱和函数是非二次型,难以求解HJB方程的问题,采用自适应动态规划算法来获得最优控制.通过收敛性分析证明性能指标可迭代达到最优.对比仿真试验结果验证以上方法的有效和求解的优越性.     

带有执行器故障的Lurie时滞系统的可靠控制

研究了带有执行器故障的Lurie时滞系统的可靠控制问题.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了Lurie时滞系统存在可靠控制器的LM I形式的充分判据.所设计的控制器可以容忍执行器的一定故障,并且保证整个闭环系统是绝对稳定的.     

一类具有执行器故障的马尔科夫跳跃系统容错控制

研究一类转移概率部分已知马尔科夫跳跃线性系统的自适应容错控制问题.所考虑的转移概率情况更具一般性,即转移概率包括完全已知,未知但已知转移概率的上下界和完全未知三种情况.针对执行器失效故障,首先设计自适应故障估计器;而后,基于故障参数的估计值设计鲁棒补偿控制器,保证系统在发生执行器故障时的鲁棒稳定性.在处理未知转移概率时,采用自由权重的方法,以保证所得线性矩阵不等式条件具有更小的保守性.最后,数值仿真算例验证了所提方法的有效性.     

串音消除系统中的自适应级联逆滤波器设计

为了简化声音重发系统中的串音消除模块结构,提出了级联形式的逆滤波器设计方案.通过分析不同通道扬声器传递函数的时频响应,提取出共用的逆滤波器用于均衡扬声器传递函数的共同部分,同时推导了级联结构的参数自适应调节算法.通过减少重复求逆计算,提高各通道逆滤波器的效率.在相同参数量情况下,级联结构的平均信道分离度比直接结构最多可以下降6dB,串音消除性能更优.计算机仿真与实际环境测试结果都表明该方案有效减少了参数,简化了滤波器结构,取得比较满意的效果.     

存在执行器故障的多智能体系统的容错一致性

考虑了同时存在执行器故障以及外部扰动下领航-跟随多智能体系统的容错一致性问题,其中,执行器故障由执行器增益变化来刻画;针对可能的执行器故障,设计具有自适应增益的补偿控制律,并与标称控制律共同作用来实现容错一致性,在进行增益系数以及控制律设计中,均采用相对输出信息而非相对状态信息;通过分析闭环跟踪误差系统的渐近稳定性,给出原来多智能体系统实现容错一致性所需满足的条件.结果表明,在未知扰动以及领航者输入范数满足一定条件下,通过适当选择参数可以实现容错一致性的目标.最后,采用数值仿真验证了所得结果的有效性.     

一类带有执行器故障的随机跳跃系统的可靠控制

研究了一类带有执行器故障的随机跳跃系统的可靠控制问题:主要工作是把此类系统要求转移概率完全已知的条件放宽到了转移概率部分未知的更一般情形,具有更小的保守性.首先,给出了保证此类系统随机稳定的充分条件;然后,提出了此类系统考虑执行器故障时的可靠控制问题,并设计了一个考虑执行器故障的可靠控制器.最后,基于带有执行器故障的可靠控制器设计方法,将问题归结为求解一组线性矩阵不等式的可行解问题.数值仿真算例说明了所得结果的有效性.     

电缆线路故障自适应预报系统

根据电缆传输线线路的电气特性,建立并解出其理想数学模型,从含有噪声的输入输出数据中提取电缆线路的信号,用自适应预报辨识方法,超前发现电缆线路是否有出现故障的可能。最后根据序贯概率比检验法,预先确定一个检验区间,在辨识算法的支持下,有效地实现了对电缆线路故障的检测。自适应预报辨识方法,在满足各项性能指标的前提下,可明显提高发现故障隐患概率,取得良好的故障预报效果,提高电缆线路运行的安全性。     

执行器故障的连续时间系统的可靠H∞控制

研究了带有执行器故障的连续时间系统的可靠H∞控制问题,采用了一种更实际的执行器故障模型.给出了系统存在可靠H∞控制器的LM I形式的充分判据以及控制器的设计方法.所设计的可靠H∞控制器可以容忍一定的执行器故障,保证整个闭环系统是渐近稳定的且满足一定的H∞性能.进一步,为了降低闭环系统的H∞性能的保守性,提出了一个具有LM Is约束的凸优化方法.最后,通过一个仿真例子说明了所给设计方法的有效性.     

具有执行机构故障系统的自适应控制

控制系统中执行机构的故障能导致灾难性的闭合回路系统的不稳定性，例如许多飞机事故是由控制层面方向舵与升降舱的操作故障所引起的。为了系统的安全性与可靠性，这类执行机构的故障必须适当地调节。执行机构补偿对于控制系统是一个重要并具有挑战性的任务，无论在理论上还是在实践上都具有重要的意义。尽管执行机构故障补偿已经取得了重大的进步，但是仍存在着许多尚未解决的问题，特别是在涉及系统的不确定性方面：