Robust Stabilization of Non-minimum Phase Switched Nonlinear Systems with Uncertainty

This paper investigates the problem of robust stabilization of a class of switched nonlinear system with uncertain dynamics where each subsystem represents a non-minimum phase. The authors first construct a stabilizing sliding mode controller for each subsystem to stabilize individually its own unstable internal dynamics. Then, a switching strategy is introduced to select the most appropriate diffeomorphism through an infinity of diffeomorphisms. Sufficient conditions are specifically given for the exponential stability and the exponential upper bound of the trajectory of the switched subsystem,which guarantees the global asymptotical stability of the resulting switched system. Obviously, the proposed control approach can improvemore the transient state, compared to a feedback linearization based on only one diffeomorphism. Simulation studies illustrate the effectiveness of the suggested approach.     

分布式计算机控制系统的递阶优化控制算法

根据大系统分解协调原理，提出了一种适于分布式计算机控制系统（DCCS）的递阶优化算法。应用这种算法，可使各子系统的控制度为局部反馈控制和协调量开环控制的迭加。反馈控制仅与子系统的结构和状态有关，开环控制与系统的结构及系统的所有状态有关。通过动态调整松弛矩阵，可使协调量的收敛速度加快，实验表明，这种方法于DCCS的应用。     

Stabilization of switched linear systems with constrained inputs

The stabilization of switched linear systems with constrained inputs(SLSCI) is considered. The authors design admissible linear state feedbacks and the switching rule which has a minimal dwell time(MDT) to stabilized the system.First,for each subsystem with constrained inputs,a stabilizing linear state feedback and an invariant set of the closed-loop system are simultaneously constructed, such that the input constraints are satisfied if and only if the closed-loop system’s states lie inside this set.Then,by constructing a quadratic Lyapunov function for each closed-loop subsystem,an MDT is deduced and an MDT-based switching strategy is presented to ensure the stability of the switched system.     

敏捷导弹复合控制策略

建立了敏捷导弹的动力学模型,引入力和力矩放大因子来描述横向喷流的干扰作用。针对直接力/气动力复合控制模型,提出了一种基于模型参考的自适应控制分配方法。引入了加权分配策略,该方法将复合控制系统分解为气动力和直接力两个子系统,使设计问题得到简化。采用遗传算法(genetic algorithm, GA)对加权因子进行了多目标优化设计。仿真结果表明,所设计的复合控制系统能够快速稳定地跟踪输入指令,解决了直接力和气动力子系统的加速度分配问题。     

基于神经网络的机械臂分散自适应跟踪控制

提出了一种适用于机械臂的基于神经网络的分散自适应轨迹跟踪控制方法。将机械臂的轨迹跟踪控制系统考虑为由多个非线性关联组成的不确定性复杂系统,采用分散控制方法进行控制器设计。在对每一子系统设计控制器时,采用直接反馈线性化,利用控制器构建伪线性系统,并引入神经网络自适应环节消除干扰、关联及逼近误差,从而使所提出的控制方法能够保证系统状态有较高的跟踪精度,且算法简单,易于实现。仿真表明,该算法能保证较高的跟踪效果。     

分层系统序贯诊断策略

根据复杂系统一般由多个分系统组成,其结构往往具有层次性的特点,研究了分层系统的测试模型,在对模型进行分层处理的基础上,采用Rollout算法对分层系统中各个子系统的相关性矩阵模型进行计算,并按照得出测试序列和层次结构建立故障诊断树,从而建立了一种分层系统诊断策略。实例分析表明,基于分层考虑的诊断策略可以按照测试需求,方便地将故障隔离到各个层次,而且通过对系统进行分层处理,可降低系统的计算复杂度,缩短计算时间。     

考虑子系统执行能力的多无人机协同任务规划

任务分配是提高无人机运维效率的关键技术之一。针对子系统执行能力约束条件下的无人机蜂群协同任务分配问题, 提出一种融合拍卖机制的改进狼群算法。首先, 定义子系统能力矩阵以实现无人机异构性和任务执行能力的统一描述。其次, 对个体狼采用矩阵编码, 针对违反攻击次数的非可行解, 提出基于拍卖机制的修正策略, 以进行处理。然后, 在个体狼位置更新过程中融入遗传算法思想, 在探索阶段和围捕阶段分别进行相邻行交换操作和间隔列交叉操作, 以实现快速寻优。最后, 将第三优狼引入到狼群更新过程中, 从而增强种群的多样性。仿真实验结果表明, 所提方法能够有效求解子系统执行能力约束下无人机蜂群协同任务规划问题; 且相比于其他改进进化算法, 所提方法具有更好的寻优性与收敛速度。     

Global Stabilization of Nonlinear Systems with Byrnes—Isidori Normal Form

1　IntroductionThe problem of the asymptotic stabilization of minimum phase nonlinear systems viasmooth state feedback has been well studied in[1— 6 ].One major methodology is by useof the nonlinear analog of the nonlinear zero dynamics notion so that,un…     

基于多传感器数据融合的移动机器人导航

提出了一个允许机器人在室内环境中沿规划好的路径移动的决策和控制结构.机器人的控制系统包含了应用特定硬件实现的可以并行运行的几个程序.移动机器人的导航子系统利用卡尔曼滤波器,融合由视觉系统与由里程计获得的位置估计值.通过一组超声波传感器实现障碍物检测.实验结果表明,效果良好.     

一种计及气动和隐身约束的结构两级优化设计方法

针对计及气动和隐身约束的结构优化中所面临的计算困难,以减少结构、气动和隐身重分析次数,降低计算量为核心,基于并行子空间思路提出了一种计及气动和隐身约束的结构两级优化设计框架.该框架将设计变量区分为全局变量和局部变量,系统级优化全局变量,而将局部变量放在学科级优化.仅将全局变量作为系统级优化响应面的输入变量,大大降低了构造响应面近似模型的代价.以计及气动和隐身约束的无人机机翼结构优化为例说明方法的有效性.     

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。     

基于多个混沌BP网的案例匹配技术研究

描述了混沌BP网的拓扑结构与实现步骤，引入了模拟退火的控制策略，以便在训练后期有效地控制混沌运动．提出一种基于改进的德尔菲法的算法来确定输出样本集，以提高训练质量，得到了预期效果．给出了基于多个混沌BP网的案例匹配技术框架，提高了案例匹配的效率．与最邻近法相比，结果表明该技术对于类似钢铁生产动态调度这样的复杂系统，能够提高案例匹配的精确性，更适于解决案例属性权重难以确定或存在着耦合和复杂的非线性关系的问题．     

一种MIMO复杂过程的模糊建模新方法

针对难于建立精确数学模型的MIMO复杂过程,提出一种基于过程输入输出数据变化关系的模糊建模方法。即首先将一个MIMO系统分解成多个MISO子系统,对每一个MISO子系统按过程输出随输入变量变化的剧烈程度对输入变量论域进行划分。在此划分的基础上确定出MIMO复杂过程模糊模型的规则总数和前件参数;然后,由于要建立的模糊模型可以表示为一个前馈模糊神经网络,因此利用BP学习算法求得过程模型模型的后件参数。仿真举例验证了所述模糊建模方法的有效性。     

基于仿真的武器装备研制系统性能风险评估

性能风险是指在预定的资源条件（如费用和进度）下,研制系统从原有设计水平向较高性能设计水平演进过程中技术性能水平达不到预期要求所带来的风险。根据武器装备研制过程中各子系统活动的研制失败概率及相应的多反馈分支,建立图示评审技术随机网络仿真模型,通过设定仿真时钟实现对研制工期的约束。对仿真输出结果进行统计分析,建立在研制费用与研制工期约束下子系统级和项目级性能风险概率评估模型,分析项目级与子系统级性能风险概率分布之间的关系。最后,结合某武器装备研制项目给出详细的分析过程,并已验证仿真模型和风险评估模型的实用性和有效性。     

弹性高超声速飞行器智能控制系统设计

针对气动舵受限下的弹性高超声速飞行器控制问题, 提出一种基于神经自适应的智能控制方案。在速度子系统的设计过程中, 为了降低对模型参数的依赖程度, 应用强化学习算法在线调整比例积分微分(proportional integral derivative, PID)控制参数, 给出智能PID控制策略。对于高度子系统, 考虑气动舵的动态特性, 利用神经自适应方法对模型未知函数及不确定项进行逼近。为了处理气动舵的约束问题, 以非线性模型预测控制为优化分配模板生成大量样本数据集, 经离线训练得到深度神经网络代替求解复杂优化问题和控制分配的过程。此外, 通过引入自适应超螺旋微分器处理外部扰动, 增强了系统的鲁棒性。利用Lyapunov方法证明了所设计控制器的稳定性, 并通过仿真验证了所设计控制方案能够快速计算控制指令, 实现高精度跟踪控制。     

我国应对生态和环境危机的创新系统研究

战略子系统创新是我国应对生态和环境危机的宏观性指导原则;管理子系统创新是我国应对生态和环境危机的实践基础;科技子系统创新是我国应对生态和环境危机的科技保障;制度子系统创新是我国应对生态和环境危机的客观依据;民众参与子系统创新是我国应对生态和环境危机的群众性基础;国际合作子系统创新是我国应对生态和环境危机的国际视野。     

Design and implementation of 2DOF spherical inverted pendulum

1.INTRODUCTION Theinvertedpendulumsystemisaclassicalbench markfortheeducationandresearchintheautomation andmechanicalengineeringfield.Manyeducatorsfo cusontheinvertedpendulumcontrolsystembecause theexperimentsexhibittheadvantageandvalidityof moderncontroltheoryveryintuitively.Researchers alsohopetoverifynewalgorithmsonthesystem. Thebasicobjectiveoftheinverted pendulumsystem iskeepingthebalanceofthependulumatthe‘invert ed’status[1～3].Wehavecomparedtheperformance ofthreemoderncontrolm…     

飞机全电防滑刹车系统稳定动态面控制

针对机电作动的飞机防滑刹车模型具有的高阶非线性及参数时变特点,提出一种基于障碍Lyapunov函数的动态面控制方法,实现对滑移率的上界约束,保障防滑刹车系统的稳定性。建立飞机刹车动力学模型,与机电作动器的数学模型联立得到整体刹车系统的状态空间模型,并合理简化为严格反馈形式。将刹车系统的控制稳定性问题等效描述为含输出约束的非线性系统镇定问题,设计动态面控制律并通过Lyapunov方法证明滑移率跟踪误差半全局一致最终有界,刹车工作点始终保持在稳定区域内。仿真结果表明,本文所提控制策略具有稳定性优势,且改善了传统控制存在的中低速时滑移率振荡问题,控制效果有显著提升。     

基于扩张观测器的输入受限四旋翼飞行器轨迹跟踪动态面输出反馈控制

针对速度不可测和输入受限的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和外界干扰未知的情况,提出一种输入受限四旋翼飞行器轨迹跟踪动态面输出反馈控制方法。该方法首先设计非线性扩张状态观测器估计飞行器系统的速度和广义扰动,然后结合反演法和动态面技术设计动态面轨迹跟踪控制律,以降低控制算法的复杂性,同时引入双曲正切函数解决控制输入饱和问题,并构造辅助方程降低饱和效应,最后选取李雅普诺夫函数证明闭环系统所有信号一致最终有界。以大疆M100飞行器为目标进行控制仿真,结果表明,所设计的输出反馈控制器能够有效地处理飞行器系统控制输入受限、速度不可测和未知干扰问题,实现飞行器精确轨迹跟踪控制。     

Robust Adaptive Multi-Switching Synchronization of Multiple Different Orders Unknown Chaotic Systems

Multi-switching synchronization(MSS) of multiple different orders unknown chaotic(UC)systems confines hacking in the digital transmission process. Similarly, the suppression of undesirable chattering increases synchronization performance. This paper proposes a new robust synchronization control(RASC) technique and discusses the MSS of multiple different orders UC systems. This controller accomplishes(i) quick convergence,(ii) reduces the transient oscillations, and(iii) the rate of convergence decreases in the vicinity of the origin that causes the suppression of chattering. Analysis based on the Lyapunov direct method assures this convergence behavior with any positive values of the feedback gains. This work also provides parameters updated law that estimates the true values of unknown parameters. Numerical examples of five UC systems different orders are simulated. The computer based graphical results validate the efficiency and performance of the proposed RASC technique and the synchronization strategy when compare to peer works. In the simulation, the proposed synchronization strategy successfully recovers an encrypted received image on a communication channel.The article suggests some future research problems to extend the use of the proposed work.