不确定关联时滞系统的分散可靠控制设计方法

研究一类不确定关联时滞系统的分散可靠控制设计问题。系统包含状态时滞,非线性扰动和参数不确定性。目的是利用LMI方法设计分散线性无记忆状态反馈控制器,使得对于任意容许的不确定性以及在每一个子系统中预先指定的执行器子集合内执行器的失效,相应的闭环系统渐近稳定。最后给出一个数值例子验证了所给结果的有效性。     

基于模糊模型的非线性时滞系统的H∞鲁棒容错控制

研究了一类具有时滞的非线性连续系统的H∞鲁棒容错控制。采用具有时滞的T-S模糊模型,在系统存在执行器失效情况下,设计了状态反馈控制器。基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,给出了在执行器失效的情况下系统稳定的充分条件,保证系统的鲁棒渐近稳定。仿真实例验证了方法的有效性。     

不确定关联时滞大系统鲁棒可靠控制设计方法

针对一类具有状态时滞和参数不确定性的不确定关联时滞大系统 ,提出了一种基于状态观测器的鲁棒可靠控制器设计方法。该方法通过求解一组线性矩阵不等式 (LMI) ,给出状态观测器和线性动态输出反馈控制器的设计方法。该控制器对于系统中任意容许的不确定性以及在每一个子系统中预先指定的执行器子集合执行器的失效 ,都可以镇定相应的闭环系统。通过仿真实验证明该设计方法的有效性。     

不确定变时滞系统的模糊静态输出反馈保性能可靠控制

针对一类含有执行器故障的变时滞不确定性T-S模糊模型,采用静态输出反馈的并行分布补偿器(PDC)结构,研究了其模糊静态输出反馈保性能可靠控制律的设计问题。通过定义一类时滞相关Lyapunov-Kra-sovskii函数,基于线性矩阵不等式(LMI),给出了模糊静态输出反馈保性能可靠控制器存在的条件,所设计的控制器可保证在正常和执行器故障情况下,闭环系统都能渐近稳定,并且正常保性能上界小于故障保性能上界。仿真实验验证了该设计方法的有效性。     

基于扩张状态观测器的变形机翼抗饱和控制

针对一类滑动蒙皮机翼模型的强非线性、模型不确定性、未知外部干扰以及执行器饱和特性,提出了基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的抗饱和控制方法。通过将变形机翼系统的不确定性视为扩张状态,设计了ESO对扩张状态进行估计;并在控制策略中,对观测出的扩张状态进行实时补偿;利用线性矩阵不等式工具给出了执行器饱和条件下的收敛域。数值仿真结果表明变形机翼系统可以有效克服模型不确定性、未知外部干扰与执行器饱和的影响,完成变形指令。     

一类非线性不确定时滞系统的时滞相关鲁棒H∞控制

针对一类具有状态非线性不确定性的时滞系统,基于适当形式的Lyapunov泛函和Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,讨论了时滞相关型鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题.在非线性不确定性满足增益有界条件下,得到了该类时滞系统依赖于时滞的满足鲁棒H∞性能的一个充分条件,且控制器存在的充分条件由线性矩阵不等式组(LMIs)的形式给出,可以通过求解一个线性矩阵不等式组获得鲁棒H∞控制器.最后给出一个具体算例说明了该方法的有效性.     

基于T-S模糊模型的网络控制系统鲁棒H∝容错控制

针对同时存在网络时延和数据包丢失的网络环境,研究了执行器故障下一类非线性网络控制系统的鲁棒H_∞容错控制问题。基于不确定T-S模糊模型描述的非线性网络控制系统模型,考虑了更实际、更常见的执行器部分失效情况。通过引入一个积分不等式,获得了此类系统的时滞相关鲁棒稳定性条件,且采用锥补线性化算法给出了此类系统的鲁棒H_∞容错控制器设计方法。仿真算例表明,对于任意容许的不确定性以及执行器故障,所设计的控制器能使系统鲁棒渐近稳定,且具有H_∞范数界。       

Delta算子系统的鲁棒D稳定可靠控制

研究具有执行器故障的Delta算子线性不确定系统鲁棒D-稳定可靠控制问题,即设计控制器,消除系统不确定性和执行器故障的影响,确保闭环系统极点落在复平面指定圆盘区域内。考虑执行器故障为连续故障模型的情形,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法,给出Delta算子系统状态反馈鲁棒D-稳定可靠控制器存在的充分条件,并由此提出相应控制器设计方法。利用所得结论,给出Delta算子系统状态反馈鲁棒稳定可靠控制器存在的充分条件。数值算例表明设计方法的可行性和有效性。     

一类具输入时滞的分布参数系统移动控制

基于移动传感器/执行器网络,研究了一类具有输入时滞的分布参数系统稳定性控制问题。利用抽象发展方程理论、算子半群理论和Lyapunov稳定性定理,设计系统的反馈控制器;再结合移动传感器/执行器的动力学行为,设计其控制力。证明了在反馈控制器和控制力的作用下,分布参数系统在具输入时滞情况下是渐近稳定的。通过数值仿真实验表明,不同的输入时滞,对系统的稳定效果有一定的影响,但在控制力的作用下,系统都能趋于稳态,说明本文中对于具有输入时滞的分布参数系统的控制策略是有效的。     

一类具输入时滞的分布参数系统移动控制

基于移动传感器/执行器网络,研究了一类具有输入时滞的分布参数系统稳定性控制问题。利用抽象发展方程理论、算子半群理论和Lyapunov稳定性定理,设计系统的反馈控制器;再结合移动传感器/执行器的动力学行为,设计其控制力。证明了在反馈控制器和控制力的作用下,分布参数系统在具输入时滞情况下是渐近稳定的。通过数值仿真实验表明,不同的输入时滞,对系统的稳定效果有一定的影响,但在控制力的作用下,系统都能趋于稳态,说明本文中对于具有输入时滞的分布参数系统的控制策略是有效的。     

基于扩张状态观测器的航天器时延状态反馈控制

研究了刚性航天器的时延姿态稳定控制问题。首先建立了基于修正罗德里格斯参数(modified rodrigues parameters, MRPs)的航天器非线性状态模型,具有确定上界的时延项在状态反馈控制律中体现。通过构造Lyapunov Krasovskii 泛函进行稳定性分析,由此得到保证系统渐近稳定的线性矩阵不等式,依此设计状态反馈控制系数矩阵。考虑到航天器三轴间的耦合非线性项,利用扩张状态观测器(extended state observer, ESO) 方法,设计了二阶非线性扩张状态观测器,以获得航天器系统内部状态向量并用于状态反馈控制律。为便于工程实际应用,仿真中将MRPs响应输出转换为欧拉角响应,仿真结果表明,本文所设计的控制系统能保证航天器三轴姿态稳定。     

机动滑翔飞行器的自抗扰反步高精度姿态控制

从分析一种新型的临近空间机动滑翔飞行器的自身特点出发,将反步法和扩张状态观测器相结合,提出自抗扰反步姿态控制器的结构。通过改进的反步法设计标称模型的非线性控制,避免了内外环分离的假设,同时能够处理不匹配的不确定性。通过在反步法中引入指令滤波器和修正误差信号,使得伪控制量的导数可以轻易获得,简化了设计。利用非线性扩张状态观测器实时准确地估计大的快变的不确定性,并进行控制补偿,使控制器的鲁棒性和性能得到了很大提高。最后,对大飞行跨度的机动姿态控制进行了六自由度仿真验证,结果表明,自抗扰反步姿态控制器能够实现高精度指令跟踪。     

非匹配不确定时滞系统的自校正滑模控制

针对一类不匹配、不确定并具有状态时滞的多输入多输出线性系统,基于线性矩阵不等式理论提出一种新的自校正滑模控制方法。该方法利用线性矩阵不等式给出滑动模态存在的充分条件,使系统在滑动模态运动下对于存在的不匹配不确定性扰动以及状态时滞具有完全不变性。引入双极性Sigmoid函数代替符号函数并根据Lyapunov稳定性理论设计了具有自适应能力的滑模控制器,在自适应律的作用下Sigmoid函数的边界层厚度以及切换增益可根据系统状态进行自适应调节,从而改善了滑模控制器输出量过大以及抖振等现象。基于Lyapunov理论证明了该方法的稳定性,最后通过仿真实验进一步验证了该方法的可行性及有效性。     

Full-order sliding mode control for high-order nonlinear system based on extended state observer

In this paper, a full-order sliding mode control based on extended state observer (FSMC+ ESO) is proposed for high-order nonlinear system with unknown system states and uncertainties. The extended state observer (ESO) is employed to estimate both the unknown system states and uncertainties so that the restriction that the system states should be completely measurable is relaxed, and a full-order sliding mode controller is designed based on the ESO estimation to overcome the chattering problem existing in ordinary reduced-order sliding mode control. Simulation results show that the proposed method facilitates the practical application with respect to good tracking performance and chattering elimination.     

Robust H∞ filter design for uncertain nonlinear discrete systems with state delay

In this paper, we address the problem of robust H∞ filter design for a class of nonlinear discrete-time systems with norm-bounded parameter uncertainty, unknown state delay, and unknown nonlinear disturbance. Firstly, the sufficient condition of the existence of the robust filter is analyzed by the modified Riccati inequalities, such that the filtering process remains robustly stable and a prescribed H∞ performance lever is achieved. Then the filter is characterized in the terms of positive solutions of two algebraic Riccati-like equations, irrespective of the uncertainties, time delays and nonlinearities. The simulation example further shows the validity and the applicability of the proposed approach.     

Robust reliable guaranteed cost control for nonlinear singular stochastic systems with time delay

To study the design problem of robust reliable guaranteed cost controller for nonlinear singular stochastic systems,the Takagi-Sugeno(T-S)fuzzy model is used to represent a nonlinear singular stochastic system with norm-bounded parameter uncertainties and time delay.Based on the linear matrix inequality(LMI)techniques and stability theory of stochastic differential equations,a stochastic Lyapunov function method is adopted to design a state feedback fuzzy controller.The resulting closed-loop fuzzy system is robustly reliable stochastically stable,and the corresponding quadratic cost function is guarauteed to be no more than a certain upper bound for all admissible uncertainties,as well as different actuator fault cases.A sufficient condition of existence and design method of robust reliable guaranteed cost controller is presented.Finally,a numerical simulation is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

高阶非线性时滞系统的神经网络动态面控制

针对一类具有未知时变时滞的不确定高阶非线性系统,基于增加幂次积分方法,提出了一种非光滑状态反馈自适应神经网络动态面控制设计方案。通过构造适当的Lyapunov Krasovskii泛函处理了未知时变时滞不确定项;通过利用神经网络权值范数的适当形式幂次函数,将神经网络用于对在单步递推中所构造的未知函数进行建模;采用动态面技术,解决了“微分爆炸”问题。所提控制方案能够保证闭环控制系统的状态量和跟踪误差半全局一致终结有界。最后,仿真算例结果表明了该方案的有效性。     

Robust Finite-Time Trajectory Tracking Control of Wheeled Mobile Robots with Parametric Uncertainties and Disturbances

In this paper, a robust finite-time tracking control scheme is proposed for wheeled mobile robots with parametric uncertainties and disturbances. To eliminate the effect of lumped uncertainties,a nonlinear extended state observer(NESO) is employed to estimate the unknown states as well as uncertainties, and the corresponding coefficients are tuned via pole placement technique. Based on the observation values, the finite-time sliding mode controller is presented to guarantee that both the sliding mode variables and tracking errors converge to zero within finite time. Simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the proposed control method.