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。     

反馈可线性化系统全局跟踪控制器的设计

研究反馈可线性化的非线性系统全局跟踪参考信号的问题,将全局跟踪问题转化为误差系统的全局镇定问题。由Riccati方程获得了反馈可线性化系统的控制Lyapunov函数,证明了所得到的控制Lyapunov函数正是误差系统的控制Lyapunov函数。应用Sontag的通用公式,设计了全局跟踪控制器,并应用于单关节机器手跟踪参考信号的控制,仿真说明了所提出方法的有效性。     

欠驱动VTOL空间飞行器系统的非线性跟踪控制

研究了欠驱动VTOL(垂直上升和垂直着陆)空间飞行器在各种输入耦合时的非线性跟踪控制问题。VTOL空间飞行器是具有三个自由度,两个控制输入的欠驱动系统。首先,通过控制输入和坐标变换,系统的动力学方程被变换成二阶链式形式。其次,利用后推法(backstepping)的思想推导出保证系统渐近收敛于给定轨迹的时变反馈控制规律。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制变量和部分Lyapunov函数简化了控制器的设计。仿真结果证明了所设计控制器的有效性。     

机械手鲁棒输出跟踪控制与仿真

研究了两自由度机械手终端夹持不定载荷时的输出跟踪问题。应用输入 /输出反馈线性化法和李亚普诺夫方法 ,提出了一种基于不确定项上界的机械手鲁棒输出跟踪控制器设计算法。所述控制器可确保系统输出按指数规律跟踪期望输出 ,同时相应闭环系统的状态一致最终有界。该方法计算简单 ,容易实现。仿真结果证明了其可行性及有效性。     

火电机组免疫单神经元非线性控制方法仿真研究

针对火电单元机组控制系统,提出一种免疫单神经元非线性控制策略,并设计出一种新的非线性输出跟踪控制器.该控制器由稳定逆系统和免疫单神经元自适应PID反馈控制器组成.前者是根据逆系统方法求取的,用于提高系统的响应速度;而后者,则是利用生物免疫反馈规则,使神经元比例系数可以随工况的变化自动进行调整,用于提高系统的稳定性.通过不同负荷下的仿真结果表明,该控制策略具有较强的动态解耦能力,鲁棒洼,自适应能力以及快速稳定跟踪能力.     

Optimal Output Feedback Control and Stabilization for NCSs with Packet Dropout and Delay: TCP Case

This paper considers the output feedback control and stabilization problems for network control systems (NCSs) with packet dropout and input delay, and the TCP (transmission control protocol) case is mainly investigated. Specifically, whether the control signal is lost can be acknowledged by the receiver in the NCSs. The main contributions are: 1) For the finite horizon case, the “optimal” output feedback control is derived by using the dynamic programming approach, and it is noted that the separation principle holds for the considered situation; 2) For the infinite horizon case, for the first time, the necessary and sufficient stabilization conditions are derived for NCSs with packet dropout and delay.     

动态伺服系统改进对角回归网络跟踪控制

将对角回归神经网络(DRNN)和径向基函数网络(RBF)相结合,提出一种改进对角回归神经网络结构(IDRNN),使其既有局部逼近的优点,又具有动态网络的特性.推导了权值更新算法.针对转台动态伺服系统,设计了基于该网络的复合跟踪控制器,该控制器由辨识器、前馈控制器和反馈控制器组成,直接将辨识器的拷贝作为前馈控制器.对两种典型动态伺服系统的仿真结果表明,改进DRNN控制器能够进一步提高系统的动态跟踪能力,且敛速度快,计算量小,更适合实时控制.     

Formation Tracking for Nonlinear Multi-agent Systems with Input and Output Quantization via Adaptive Output Feedback Control

Signal quantization can reduce communication burden in multi-agent systems, whereas it brings control challenge to multi-agent formation tracking. This paper studies the output feedback control problem for formation tracking of multi-agent systems with both quantized input and output.The agents are described by a nonlinear dynamic model with unknown parameters and immeasurable states. To estimate immeasurable states and solve the uncertainties, state observers are developed by using dynamic high-gain tools. Through proper parameter designs, an output feedback quantized controller is established based on quantized output signals, and the quantization effect on the control system is eliminated. Stability analysis proves that, with the proposed control scheme, multi-agent systems can track the reference trajectory while forming and maintaining the desired formation shape.In addition, all the signals in the closed-loop systems are bounded. Finally, the numerical simulation and practical experiment are provided to verify the theoretical analysis.     

基于状态观测器的非线性系统神经网络自适应控制

结合高增益观测器,针对相对阶为n的非线性系统,设计了神经网络自适应控制器。利用Lyapnov定理获得了神经网络权值的更新律和控制器的控制律,从而确保了整个闭环系统的稳定性和有界性。由于神经网络不需任何的离线训练,因而该控制器能够广泛应用于一大类非线性性系统的控制中。仿真结果验证了控制方案的有效性。     

软管式自主空中加油飞行控制系统与仿真研究

基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机飞行控制系统,建立了软管式自主空中加油仿真系统,并进行了仿真验证。根据生成的受油机参考跟踪、对接轨迹,通过输出跟踪观测器在线估算前馈控制信号和参考状态量,设计全状态反馈控制器精确跟踪参考状态,解决了受油插头难以近距离跟踪加油锥套并实现精确对接的问题。以某型UCAV为例,设计了基于全状态反馈控制的自主空中加油仿真系统并进行了数字仿真。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,设计的空中加油仿真系统能实现精确的双机加油设备跟踪与对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。     

高超飞行器自适应动态规划的控制系统设计

针对高超声速飞行器的控制问题, 提出一种基于自适应动态规划的非线性优化学习控制方法, 设计了速度和高度自适应控制系统。首先, 将控制器分解为稳态控制项和最优反馈控制项, 同时借助反步法, 将原高超声速动力学模型转化为兼顾速度跟踪误差和高度跟踪误差的统一的误差控制模型。其次, 利用自适应动态规划法, 通过自适应调节评价网络的权值, 设计最优反馈学习控制律, 并通过Lyapunov稳定性理论严格证明了跟踪误差的一致最终有界性。最后, 数学仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一类串级不确定非线性系统的最优滑模控制器设计

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于SDRE控制的最优滑模控制方法。该方法采用两环控制结构，外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制，用以产生最优滑模面。内环控制器设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感。同时提出了两种求解依赖于状态的Riccati方程的方法，所设计的最优滑模控制器能使串级不确定系统具有鲁棒稳定性。最后通过一个仿真算例，验证了该控制方法的有效性。     

An Application of Optimal Preview Control in Terrain Following System

1 .ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｒｕｉｓｅｍｉｓｓｉｌｅｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗｅａｐｏｎｉｎｍｏｄｅｒｎｗａｒ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｖｉａｂｉｌｉｔｙ ,ａｇｏｏｄｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｈｏｕｌｄｂｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍａｋｅｔｈｅｍｉｓｓｉｌｅ’ｓｆｌｉｇｈｔａｌｔｉｔｕｄｅｆｏｌｌｏｗａｃｅｒｔａｉｎｔｅｒｒａｉｎ .Ｉｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｏｐｔｉ ｍａｌｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅ…     

一类不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪控制器

研究了一类不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪问题 ,目的是在未满足不确定性匹配条件的情况下设计精确跟踪参考轨迹的状态反馈控制器。为了补偿不确定性 ,将鲁棒输出跟踪控制器的设计问题转化为最优控制器的设计问题。证明了鲁棒输出跟踪问题的解可通过最优控制的解而得到 ,通过仿真说明了这种设计方法是行之有效的。     

不确定非线性控制系统的反演递推设计

针对一般不确定非线性严反馈系统的稳定和跟踪两个基本问题，提出并证明了系统控制律直接反演设计的递推公式。针对反演递推方法存在的“运算膨胀”问题，提出采用高增益反馈抑止虚拟输入微分项的方法来简化设计，并给出高增益反演设计的递推公式。通过仿真实例说明了结论的正确性、鲁棒性和有效性。     

不完全驱动船舶航迹控制输入输出线性化设计

针对船舶航迹保持控制系统模型中存在的非线性 ,建立了不完全驱动水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型 ;基于输入输出线性化技术 ,采用重定义输出变量思想 ,提出了一种状态反馈控制律。该控制律克服了转首角速度不能为零及重定义输出变量中组成元素的收敛性不能保证的局限 ,使得偏航船舶能够渐近镇定于直线参考航迹 ,并以实习船为例 ,利用MatlabSimulink工具箱进行了计算机仿真研究 ,并对所提出的控制器进行了验证。结果表明 ,所提出的控制器具有比较理想的控制效果和良好的瞬态性能。     

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。     

Tracking Control of Wheeled Mobile Robots with Communication Delay and Data Loss

This paper considers the tracking control problem of a wheeled mobile robot under situation of communication delay and consecutive data packet dropouts in the feedback channel. A tracking controller in discrete-time domain for the case of ideal network condition is first derived, and then the networked predictive controller as well as two algorithms for dealing with communication delay and consecutive data packet dropouts are proposed. Simulation and experimental results verify the realizability and effectiveness of the proposed algorithms.     

Boundary Control of Coupled Wave Systems with Spatially-Varying Coefficients

This paper considers the stabilization of the coupled wave systems with spatially-varying coefficients. The authors design a state feedback controller by backstepping method. In contrast to the previous work in the literature, the kernel equations become more complicated and the main difficulty lies in proving the existence and uniqueness of the solution to the kernel equations. Firstly, using the backstepping approach, the authors verify the kernel equations, which is a system of coupled hyperbolic equations with spatially-varying coefficients. Then, the existence and uniqueness of the kernel matrices is obtained. Finally, the authors use a Lyapunov function to get the exponential stabilization of the closed-loop system. A numerical example is presented to illustrate the effectiveness of the proposed controller.