非线性不确定系统的鲁棒自适应Backstepping控制

针对一类有界扰动不确定非线性系统,讨论了鲁棒自适应ε输出跟踪问题．利用Backstepping方法和鲁棒控制技术,对存在未知参数和动态不确定性的非线性系统设计了一种自适应输出反馈控制器．基于Lyapunov稳定性理论所设计的控制器不仅保证闭环系统状态全局一致有界,而且使系统的跟踪误差收敛到一个很小的邻域内．仿真结果表明了所设计方法的有效性．     

电力机车永磁同步电机自适应模糊终端滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机的转速控制精度,考虑轮轨接触不平顺在轮对径向产生的未知时变负载,建立了机车永磁同步电机在d-q坐标系下的数学模型;针对其中的未知时变负载,设计超扭转转矩观测器估计其实际值,对观测误差的导数采用自适应模糊逻辑系统进行逼近;为提升收敛速度和稳态跟踪精度,在滑模面中引入类势能函数,并依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于转矩观测器的自适应模糊终端滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,机车永磁同步电机闭环转速跟踪误差一致有界。滑模面及轴电压、轴电流动态抖振较小;滑模面及转矩观测误差收敛于零。     

基于观测器的广义时滞系统鲁棒H∞控制器设计

研究基于观测器的广义时滞系统鲁棒H∞控制器的设计问题.不确定性假设是时变非线性的但范数有界.首先,用带有广义约束的广义代数Riccati不等式(GARI),给出所设计的控制器使得闭环广义时滞系统容许且传递函数H∞范数有界的充分条件;其次,通过广义时滞系统的受限等价变换,去掉广义约束,转化为线性矩阵不等式的可解性问题,并通过线性矩阵不等式的解,给出了系统基于观测器的鲁棒H∞控制律的参数化表示.     

超机动飞行的鲁棒自适应神经网络动态面控制

针对超机动飞行过程中气动参数变化剧烈、控制精度高的特点,提出了一种基于神经网络的鲁棒自适应动态面控制方法。模型不确定性和外界干扰由RBF神经网络在线补偿,控制律由动态面控制方法得到,降低了反推控制器的复杂性,改进的神经网络权值调整自适应率改善了系统的过渡过程品质。利用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统所有信号有界,系统跟踪误差和神经网络权值估计误差指数收敛到有界紧集内。对所研究的飞行控制系统进行了herbst机动仿真,结果验证了该系统在过失速机动条件下具有良好的控制性能。     

基于干扰观测器的移动机器人轨迹跟踪控制

针对移动机器人的轨迹跟踪问题,设计了基于干扰观测器的积分滑模控制器.考虑侧滑与干扰的影响,建立了移动机器人的运动学和动力学模型.基于终端滑模理论设计了自适应滑模干扰观测器,实现了对复合干扰的有限时间逼近.在此基础上设计了基于运动学模型的轨迹跟踪控制器,保证了位置跟踪误差的渐近收敛和角度误差的有界收敛.结合干扰观测器和积分滑模方法,设计了基于动力学模型的速度跟踪控制器.通过仿真验证了所设计控制算法的有效性.     

基于输出反馈的分布时滞不确定系统的鲁棒H_∞容错控制

针对一类分布时变时滞的线性不确定性系统,基于Lyapunov-Krasovskii泛函、线性矩阵不等式和自由权矩阵的方法,在执行器发生故障的情况下,研究系统的鲁棒H_∞容错控制问题.设计鲁棒输出反馈H_∞容错控制器,使得分布时变时滞系统是鲁棒渐近稳定的,并满足H_∞性能指标.用数值算例结果证明了该分布时变时滞系统与输出反馈律所组成的闭环系统具有有效性和可行性.     

一类含变时滞扰动非线性系统的自适应鲁棒镇定

研究了一类含匹配变时滞状态扰动非线性系统的鲁棒自适应镇定问题.假定变时滞状态扰动的上界是未知的,且满足线性增长条件.基于Lyapunov稳定性理论和Lyapunov Krasovskii型泛函,设计了一种鲁棒自适应状态反馈控制器,并证明了此控制器使得闭环系统一致最终有界,且系统的状态将一致渐近趋于0.最后给出一个仿真例子说明结论的有效性.     

一类非线性不确定时滞系统基于观测器的鲁棒稳定

研究了一类具有非线性不确定性时带系统的基于状态观测器的鲁棒稳定控制器的设计问题。在非线性不确定函数增益有界的假设条件下,对所构造的增广系统,利用Lyapunov稳定性理论,证明了其鲁棒稳定的一个充分条件, 给出了通过求解两个代数RicCatl方程的状态观测器和鲁棒稳定控制器的设计方法, 结果是对线性不确定时滞系统相应结果的一种推广。最后做了具体算例。     

无人机鲁棒反推自适应编队导引控制设计

针对一般不确定系统研究了一种鲁棒反推自适应控制方法,采用自适应神经网络对未建模动态进行补偿,并利用Lyapunov 理论证明了跟踪误差的有界性. 分析了长机–僚机编队方式下的无人机编队导引控制策略,采用鲁棒反推自适应控制与动态逆方法对无人机编队飞行综合导引控制律进行设计. 进行了六自由度非线性仿真,表明所设计的编队导引控制器能使僚机对不确定机动的长机进行跟踪,并具有很好的鲁棒性.     

应用非线性干扰观测器的反推终端滑模飞行控制

针对飞机机动飞行时模型非线性、气动参数和力矩干扰不确定性的特点,提出一种基于非线性干扰观测 器的反推终端滑模控制方案. 该方案利用非线性干扰观测器逼近系统不确定性,取消了不确定性上界已知条件. 反 推设计过程中结合动态面控制设计虚拟控制律,能避免计算复杂性问题,通过引入快速终端滑模控制策略,提高了 系统收敛速度和稳态跟踪精度. 采用Lyapunov 稳定性理论证明了闭环系统所有信号一致终结有界. 对某战斗机进 行6 自由度机动飞行仿真,验证了该控制方案的有效性.     

状态和输入受约束的非仿射不确定系统鲁棒自适应控制

针对状态和输入均受约束的非仿射不确定系统,提出了一种通用鲁棒自适应反演控制方案.结合系统状态和输入受约束的特性,利用中值定理将非仿射系统转化为具有线性结构的时变系统以获取时变不确定参数的变化区间;基于非线性映射技术将约束量映射至整个实数空间来处理系统的状态受约束问题,以保证状态始终在约束区间内变化.在此基础上,利用参数自适应投影技术对有界不确定时变参数和外界扰动进行在线估计,参数估计误差采用鲁棒反馈控制技术进行补偿;同时采用双曲正切函数和Nussbaum增益技术处理系统输入受约束的问题和可能存在的控制器奇异值问题,结合反步法设计了控制器.最后,根据解耦反推法,基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统所有信号半全局最终一致有界.仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性.     

基于神经网络自适应观测器的鲁棒故障检测

提出一种基于动态神经网络的不确定非线性系统鲁棒故障检测方法,该方法通过构造神经网络自适应观测器来获取反映系统故障的残差信息以进行快速的故障检测,并采用Lyapunov稳定理论证明了闭环误差系统的一致最终有界稳定性.针对某型飞机舵面故障的仿真验证了本文方法的有效性.     

非线性不确定离散时变时滞系统的积分滑模控制

研究一类非线性不确定离散时变时滞系统的滑模控制问题,构造状态观测器估计所研究系统的状态,在估计状态基础上设计积分滑模面,使整个动态过程对于外部干扰具有完全鲁棒性.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术给出了滑模动态系统渐进稳定的充分条件.设计相应的滑模控制器,并在控制器中引入饱和函数消除系统的抖振,利用仿真实例验证所提出方法的有效性.     

非线性系统的鲁棒自适应模糊轨迹线性化控制

针对一类非线性多输入多输出不确定系统,基于小增益理论提出了鲁棒自适应模糊轨迹线性化控制方法。利用T-S模糊系统逼近未知干扰和不确定性因素,采用Lyapunov方法及小增益理论证明了闭环系统所有信号一致最终有界。该算法自适应律的学习参数仅有1个,便于工程实现。最后利用本文提出的控制方案设计了空天飞行器飞行控制系统,仿真结果表明了控制方案有效性和鲁棒性。     

不匹配不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪控制

针对一类具有外部扰动的不匹配不确定SISO仿射非线性系统提出了一种光滑、简单的鲁棒跟踪控制器.利用反馈线性化技术和Lyapunov方法,在不匹配不确定项满足一定的约束条件下,所设计的控制器能主动克服不确定项和外部扰动对系统的影响,并且无需每步控制进行范数计算,同时控制器中没有Lyapunov函数,得到的是具体的控制表达式.基于Lyapunov稳定性定理证明了在该控制器的作用下能保证输出跟踪误差及相应闭环系统的状态实用稳定.仿真结果证明了方法的有效性.     

基于等效控制的同步发电机混沌振荡的神经网络滑模控制

在周期性负荷扰动情况下,同步发电机可能诱发混沌振荡现象,严重威胁电网运行安全性。为解决此问题,本文提出了基于等效控制的神经网络滑模控制策略。首先系统利用等效控制方法设计滑模控制器,然后结合神经网络理论以及自适应控制原理来逼近滑模控制器中的非线性项,设计出神经网络滑模控制器。在该控制器的作用下,系统的输出渐近跟踪目标轨迹,由混沌运行状态转变为稳定运行状态。理论分析与仿真结果表明,所设计的控制器能够有效抑制电力系统的混沌振荡,且具有一定的鲁棒性。     

基于神经网络的一类非线性系统自适应滑模控制

对一类非线性系统进行简化处理后,结合神经网络逼近方法、自适应滑模控制提出一种新的自适应控制方法.所设计的控制器分为两部分,一部分是等效控制器,另一部分是滑模控制器.滑模控制器用来减小系统的跟踪误差,起鲁棒控制作用.文中用神经网络逼近非线性函数,并将网络权值误差引入到神经网络权值的自适应律中用以改善系统的动态性能.最后给出的仿真算例证明所设计的控制器是十分有效的.     

不确定广义时滞系统的鲁棒H∞控制

考虑范数有界参数不确定广义时滞系统的鲁棒H∞控制问题.通过引入鲁棒稳定且具H∞性能指标及广义二次稳定且具H∞性能指标的概念,利用二者的关系,目的是寻求鲁棒H∞状态反馈控制律,使闭环系统广义二次稳定且满足给定的H∞性能指标,从而鲁棒稳定且满足给定的H∞性能指标.结果表明,鲁棒H∞状态反馈控制律可以通过求解线性矩阵不等式得到.数值算例说明了所给方法的有效性.     

输入饱和CE150直升机模型的复合非线性反馈控制

针对带有输入饱和的直升机模型输出问题,提出了一种基于复合非线性反馈(composite nonlinear feedback,CNF)控制方法.为了解决输出调节问题,构建了一个观测器和一个输出反馈CNF控制器,其中CNF控制器包括线性控制律和非线性控制律两部分.该文首先提出了一个直升机模型的线性化状态方程,然后解输出方程,通过H_∞黎卡提微分方程得到反馈增益和观测器增益,构造出具有小阻尼比的线性控制部分和改善瞬态性能的非线性反馈控制部分.为了研究控制器的性能,分别在无外部干扰和有外部干扰两种情况下设计了控制器.仿真结果表明,复合非线性反馈控制器在时变信号和时不变信号下均缩小了跟踪时间和跟踪误差,提高了直升机系统的瞬态性能.     

欠驱动无人艇轨迹跟踪的滑模控制方法

讨论欠驱动无人水面艇的轨迹规划和跟踪控制问题,并考虑动力学模型不确定性和环境干扰力的影响.对于给定二维惯性平面内的光滑期望轨迹,规划方法将获得船体坐标系下的参考跟踪速度和加速度. 然后基于滑模控制方法提出一种轨迹跟踪控制律. 通过理论分析可得,该控制律不但能保证无人艇轨迹跟踪的渐进稳定性,而且保证艏摇运动是有界输入有界输出稳定的. 进行数值仿真,无人艇均实现了对封闭或开放轨迹的跟踪以及定位控制,验证了所提方法的可行性和有效性.