带饱和约束非线性系统的鲁棒自适应容错控制

针对发生执行器故障的饱和非线性系统提出一种主动容错控制方法.考虑系统存在的外界干扰情形,运用H∞控制结合饱和约束设计了自适应容错控制器.首先,引入饱和幅值以确保控制输入始终在界范围之内,设计包含故障估计值的自适应状态反馈控制输入;其次,为实现系统具有鲁棒稳定性,同时具有最大容错椭球体稳定域的控制目标,采用李雅普诺夫理论结合H∞控制方法,并运用不变集理论估计最大椭球体稳定域,将自适应容错控制器的设计方法转化为求解线性矩阵不等式约束下的多目标优化问题;最后,通过一数值算例将自适应与固定增益控制器设计方法进行对比分析.研究结果表明:自适应控制器的性能更优,更适合用于受饱和约束非线性系统的容错控制.     

含未知控制系数的非对称时变全状态约束严格反馈系统的自适应控制

研究了带有时变全状态约束和虚拟控制系数未知的非线性参数化严格反馈系统的控制器设计问题.在传统的自适应反推(backstepping)设计方法中,通过定义合适的误差变量并引入时变障碍Lyapunov函数(TVABLF)能够保证系统中的非对称时变全状态约束条件不被破坏.同时可以证明闭环系统所有的信号一致最终有界以及跟踪误差保持在一个有界紧集中.仿真结果说明了该控制方案的有效性.     

考虑执行器饱和补偿的移动机器人自适应积分滑模控制

针对存在执行器输入饱和约束、模型参数不确定性以及外部扰动等因素影响下的移动机器人跟踪控制问题,提出一种考虑执行器饱和补偿的移动机器人自适应积分滑模控制方法。利用双曲正切函数对执行器输入饱和约束作近似处理,并将系统动力学模型表示为仿射系统形式。将执行器输入饱和约束的近似处理误差、模型参数不确定性以及系统外部扰动扩张为一个新的状态,进而设计扩张状态观测器对系统总和扰动进行估计,在此基础上设计系统自适应积分滑模控制器,从而改善普通滑模控制中抖振突出的问题,保证系统的跟踪控制性能。对所提控制方法进行了仿真验证,结果表明,所提控制方法在执行器输入饱和约束、模型参数不确定性以及外部扰动等因素影响下能够保证跟踪误差快速稳定收敛。     

基于观测器的中立时滞系统自适应滑模控制

针对含有外部扰动、时变时滞以及非线性输入约束的不确定中立时滞系统,提出了基于状态观测器的时滞系统自适应滑模控制方法。首先,通过构造状态观测器以及利用滑模控制理论,设计基于估计状态的积分型滑模面。其次,构造Lyapunov函数,给出误差系统与估计状态系统渐进稳定判据。最后考虑到系统输入非线性和不确定性上界在实际中难以确定的问题,在控制器设计中引入自适应控制理论。仿真研究结果表明所提出的基于观测器的自适应滑模控制方法在处理时滞以及非线性影响上效果良好,系统可以快速收敛并且无抖振,具有强鲁棒性。     

混沌系统变论域自适应模糊控制

针对未知不完全可测的非线性系统,提出基于状态观测器的自适应模糊变论域输出反馈控制,为了抑制外部扰动和参数变化对系统性能的影响,采用监督控制器将系统的状态约束在给定的范围之内,从而提高了控制器的精度和鲁棒性.利用Lyapunov函数证明了观测器-控制器系统的稳定性;在所有状态一致有界的前提下,整个自适应控制算法能够保证闭环系统的稳定性.将该算法应用于Duffing和Chua's混沌系统,仿真结果证明了控制方法的有效性,系统具有快的响应和无稳态误差.     

考虑状态约束的液压系统自适应控制

针对液压伺服系统中的状态约束和不确定性问题,提出一种考虑状态约束的液压伺服系统自适应控制算法。该算法基于障碍李雅普诺夫函数设计了有限时间干扰观测器和自适应控制器,其中:有限时间干扰观测器用于干扰估计,且能保证估计精确;自适应控制器用于处理系统参数不确定性;障碍李雅普诺夫函数用于约束状态并保证闭环系统稳定。实验结果表明,该算法能够约束系统输出速度和加速度,系统期望跟踪指令幅值为10mm,稳态跟踪误差最大约为0.06mm,相对跟踪误差约为0.6%,系统跟踪精度得到了提高。     

基于自适应MPC的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制

根据自适应模型预测控制相关原理,设计一种无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制策略.基于车辆动力学模型,建立轨迹跟踪控制器,并设计目标函数与相关约束,利用自适应MPC(model predictive control)控制算法对其进行求解.在每一个控制时刻工作点,不断更新卡尔曼状态估计器相关增益系数矩阵以及控制器的状态来适应无人驾驶车辆当前的工作环境,以此补偿车辆的非线性以及状态测量噪声带来的影响.在MATLAB中搭建仿真模型并进行仿真验证,得出自适应MPC对于无人驾驶车辆的轨迹跟踪拥有较好的控制精度与鲁棒性,验证了该算法应用在轨迹跟踪控制层的有效性,为轨迹跟踪控制的研究提供了参考.     

控制饱和系统的极限学习机控制算法

为提升被控系统的鲁棒性和控制精度,对存在控制饱和约束和内外参数摄动的非线性系统,提出一种基于极限学习机的自适应反演控制算法。针对存在控制饱和约束的非线性系统,基于所设计的辅助函数,将非线性控制饱和约束转换成常规控制输入形式,有效降低了控制器的设计难度。为提升内外参数摄动的估计精度和估计算法速度,采用极限学习机逼近内外参数摄动的综合项,构建了基于极限学习机的自适应控制算法,理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性。与自适应滑模控制器对比仿真结果显示,控制器在控制力矩总能耗、系统输出收敛轨迹上具有更优的品质。     

初始误差未知的不确定系统预设性能反演控制

对一类严格反馈非线性系统的预设性能反演控制问题进行了研究.提出了一种新的误差转化方法,将原始的不等式约束的受限系统转化为等式的非受限系统,并放宽了对初始误差已知的限制,系统的控制增益为未知常数且初始跟踪误差未知.利用自适应估计器实现了对未知控制增益的逼近,并将虚拟控制量的跟踪问题转化为误差状态量的有界性问题,完成了反演控制器的设计.仿真结果表明:所设计的控制器能够满足预设性能的要求,且保证闭环系统所有的状态量有界,进而证明了控制器设计方法的有效性.     

具有状态约束的随机非线性系统的自适应跟踪控制

对于一类严格反馈的随机非线性系统,本文构造了一个自适应跟踪控制器.在本文中,系统状态被约束在一个紧集内.通过构造一个tan-型的障碍李雅普诺夫函数并且使用backstepping技术,提出了一个自适应控制方案.所提出的控制方案保证了输出误差收敛到零的一个小邻域内,并且闭环系统中的所有信号都是有界的.仿真结果验证了该方法的有效性.     

一类不确定时滞混沌系统的自适应控制

对一类不确定时滞混沌系统,讨论了自适应控制问题.基于Lyapunov泛函方法,构造出了新的自适应控制器.该控制器构造简单有效,并能控制着混沌系统的状态全局渐近跟踪预先给定的任何有界光滑轨道,数值模拟验证了该控制器的有效性.     

控制方向未知的非线性系统切换自适应全局快速有限时间控制

提出一种新的切换自适应全局快速有限时间控制方法,设计控制方向未知的非线性系统切换自适应快速有限时间控制器.通过有限时间切换律,自适应调整切换参数,使控制器的控制方向依提出的方向进行切换,能更快找到正确的控制方向.仿真结果表明:所设计的控制器能保证系统的所有状态在有限时间内收敛至平衡点,且有更快的收敛速度.     

基于变结构的移动机器人侧向控制器的设计

采用基于后推与模糊滑模控制相结合的方法设计了移动机器人的变结构状态反馈控制器,实现了对道路跟踪侧向误差的渐近镇定控制.应用Lyapunov定理推导了移动机器人满足非完整性约束的时变光滑状态反馈镇定控制律;将状态控制区域分为远离奇异点的稳定工作区域与含有奇异点的非稳定区域2部分.设计模糊控制嚣来控制移动机器人的状态从非稳定区域向稳定区域转变,并采用移动机器人Amigobot作为实验平台验证了控制器设计的有效性.研究结果表明:侧向误差较大时,模糊控制器确保移动机器人在稳定区域内沿着模态切换线减小误差;当侧向误差较小时,时变光滑状态反馈控制实现对移动机器人的平稳镇定.在控制器设计中,将移动机器人的平移速度视为渐变参数,根据侧向误差能量函数的变化进行模糊自适应调节.     

一类多参数不确定非线性级联系统的自适应稳定控制

针对一类多参数不确定非线性级联系统,在系统具有由未知向量刻画的多参数化不确定性、执行器故障和全状态受限约束条件下,研究其自适应状态反馈稳定控制问题.通过构造合适的障碍Lyapunov函数,结合Backstepping迭代设计方法和基于投影算子的自适应设计技巧,成功地给出系统的自适应状态反馈控制设计策略,并证明所设计控制器可保证闭环系统所有状态有界,原系统状态满足指定的约束条件且渐近收敛到原点.构建两个仿真算例验证理论结果的正确性和有效性.     

不确定Duffing混沌系统的自适应跟踪控制

研究了连续时间Duffing混沌系统在具有不确定性扰动时的自适应跟踪控制问题．基于稳定性理论,在系统存在有界扰动但扰动的界大小未知时,采用自适应控制方法,构造出一个自适应控制器,可实现系统的状态渐近跟踪预先给定的轨线．仿真进一步说明了该控制器的有效性．     

基于MRFAC的感应电机控制器设计

结合感应电机这一非线性控制对象,设计了感应电机的模型参考模糊自适应速度控制器。该控制器具有传统模型参考自适应控制构架,传统模型参考自适应控制系统中的反馈控制器和常规自适应机构分别由主模糊控制器、模糊自适应机构替代,模糊逆模型结合自适应调整算法构成的模糊自适应机构对主控制器参数进行实时调整,以达到快速适应对象参数和状态变化的目的。基于模块化建模工具Matlab/Simulink建立感应电机控制系统模型,仿真结果表明该控制器运行平稳,具有良好的动、静态性能。     

全系数自适应控制方法在制导系统中的应用

在全系数自适应控制方法基础上,利用低阶等效和规范化模型方法,对自寻的导弹制导系统设计了一种新的自校正控制器.数字仿真结果表明,这种控制器对自寻的导弹有很好的控制效果,而且控制器算法简单,具有较强的鲁棒性。     

含时变不确定参数混沌系统的自适应跟踪控制

对一类含时变不确定参数的混沌系统,讨论了系统的自适应跟踪控制问题．基于李亚普诺夫函数方法,构造出了一类新的自适应控制器．该控制器的构造简单直接,无需对系统作更多的假设,构造控制器时,只需直接代入控制器的参数化公式．该控制器能控制混沌系统的状态全局渐近跟踪预先给定的任何有界轨线．仿真实例验证了所得控制器的有效性．     

无源控制的超混沌Chen系统的自适应同步

在不同初始条件下,提出一种基于无源控制理论的控制方法,实现具有参数不确定性的两超混沌Chen系统的自适应同步.通过引入自适应控制,在线估计系统的参数,并设计一个自适应无源控制器,使两系统的同步误差方程转化为无源系统.根据无源系统理论,系统的动态误差方程将稳定于状态空间原点,即两超混沌Chen系统完全同步.仿真结果表明,所设计的控制器简单明了,控制方法有效.     

一类非线性系统的全局自适应输出跟踪控制

研究一类具有不可控不稳定线性化和未知线性化参数的非线性系统的全局自适应控制·控制目标是设计一种鲁棒自适应非线性状态反馈控制器,实现系统的全局实用输出跟踪·应用Lyapunov稳定性理论和修正的自适应增加幂积分方法,给出了一个系统化的设计程序,递推设计了一种非线性自适应光滑状态反馈控制器·该控制器能保证跟踪误差充分小,且闭环系统所有信号全局有界·仿真结果表明该控制器是可行的并且是有效的·