多输入极值搜索系统预设性能控制

针对一类多输入极值搜索系统的预设性能控制问题,首先,利用目标函数设计出状态量极值参考轨迹;然后,利用性能函数和误差转换函数构建等效模型,分别针对单输入系统进行预设性能控制器设计;最后,从反演控制的角度逐步选取适当的李雅普诺夫函数设计不确定参数自适应估计律.该方法结构简单,容易实现,使系统在满足预设性能的前提下完成了极值搜索过程,数学仿真验证了方法的可行性.     

控制能量受限下多输入离散线性系统能控域

讨论了控制能量受限下多输入离散线性系统能控域问题.借助于矩量论方法与线性系统分解技巧得到了能控域的结构性定理,并给出了判别任给状态是否属于能控域的显式判别条件。     

预设性能控制的脆弱性问题探究

基于对现有预设性能控制理论的脆弱性缺陷分析,提出了非脆弱PPC新理论的基本构想。首先,简要概述了PPC的基本框架与关键技术;然后,系统分析了现有PPC当系统遭遇执行器饱和、受扰等问题时可能导致的控制奇异问题,并指出了现有PPC的脆弱性缺陷;接着,给出了非脆弱PPC新理论的主要设想以及需要解决的3个基础性问题,即误差感知、包络调整与预设可达;最后,基于非脆弱PPC的技术构想,对现有PPC方法进行改进,给出了可行的非脆弱PPC技术方案,并通过数值对比仿真验证了所提方案的优越性。相关结果有望弥补PPC理论的脆弱性缺陷,有助于开辟非脆弱PPC研究新领域。     

布尔控制网络关于任意输入的能达性、能观性和能检性

在矩阵半张量积理论框架下,研究布尔控制网络关于任意输入的能达性、能观性和能检性问题。首先研究在任意输入下布尔控制网络的能达性,提出任意输入下的能达性和集能达性定义,并构造检验系统在任意输入下能达（集能达）的能达性矩阵（集能达性矩阵）。其次,应用任意输入下集能达性的研究结果,研究布尔控制网络在任意输入下的能观性和能检性问题,获得这两个问题可解的充分必要条件。最后,给出两个例子验证所得理论结果的有效性。     

无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错控制

针对一类具有执行器故障的非仿射纯反馈非线性系统,研究无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错跟踪控制问题.对无关初始跟踪条件的预设性能控制进行改进,设计无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错控制器.仿真研究结果表明该文控制器具有有效性.     

性能受限下的高超声速飞行器抗饱和控制

针对参数不确定和输入饱和影响下高超声速飞行器的控制问题,提出自适应障碍反步控制策略。首先,将高超声速飞行器纵向模型改写为面向控制模型,采用自适应方法处理不确定问题;其次,设计辅助系统解决输入饱和问题;再次,利用非对称正切障碍Lyapunov函数,保证所有状态误差满足预先设定的性能要求;在此基础上,在高度子系统的反步控制器设计过程中,采用一阶滤波器避免对虚拟控制输入进行高阶求导,解决“计算爆炸”问题;最后,基于Lyapunov理论证明系统的稳定性,并通过仿真分析验证所提控制策略的有效性。     

基于预设性能转台伺服系统的参数估计和自适应控制

针对含参数未知和非线性摩擦动态的转台伺服系统,提出了一种基于预设性能函数的参数估计和自适应控制方法.利用一种连续的摩擦模型表示转台伺服系统的摩擦动态,引入高阶神经网络对其进行逼近.通过构造一种滤波辅助变量获取参数估计误差信息,并将估计误差信息作为参数自适应律的遗漏因子,保证估计值能够快速收敛到真实值.为了提高转台伺服系统的瞬态响应和稳态性能,利用预设性能函数将原始系统的跟踪误差转换为一个新的误差动态,在此基础上设计自适应控制器,实现对期望轨迹的精确跟踪.仿真结果验证了本文所提算法的有效性.      

两轴平台式导引头伺服系统预设性能控制

为了提高两轴平台式导引头伺服系统的动态跟踪性能和鲁棒性,提出一种不依赖初始误差的预设性能控制方法,通过设计一种新的性能函数,取消了对初始误差必须可知的限制,简化了控制器的设计.针对该系统面临的复杂干扰、参数摄动等问题,以及跟踪精度要求高的特点,本文采用的预设性能控制方法可以将角度以及角速度误差控制在设定的性能函数界之内,从而保证了系统响应的动态和稳态特性.文中对算法的稳定性进行了Lyapunov证明,保证了系统的稳定性.仿真实验表明,文中的方法鲁棒性强、精度高,进一步提升了系统的跟踪性能.同时,算法的结构简单,应用前景广阔.      

导引头稳定平台离散时间预设性能控制

针对现有离散时间预设性能控制方法对滑模趋近律依赖度高、抖振缺陷明显的难题,通过创建一种摆脱了滑模控制的设计新框架,为拦截弹导引头稳定平台提出了一种离散时间预设性能控制新方法。首先,设计一种离散时间性能函数对跟踪误差的收敛轨迹进行包络约束;然后,定义一种离散时间转换误差并将其用于构造一种新颖的反馈函数;设计离散时间控制律对新开发的反馈函数而不是转换误差进行镇定,不仅保证了所有跟踪误差均具有期望的预设性能,还摆脱了控制算法对滑模趋近律的依赖性,从根本上解决了控制抖振难题;最后,通过数值对比仿真验证了所提方法的有效性与优势。     

控制能量受限下随机控制系统精确能控性

讨论了控制能量受限下随机控制系统精确能控性问题.从倒向随机微分方程观点出发,利用矩量论方法得到了判定控制能量受限下随机精确能控性充要条件,并得到容易判定的充分条件和必要条件.     

基于反步自适应控制的运动系统死区补偿

针对机械运动系统中,死区非线性的存在严重影响系统性能的问题,以存在不确定参数的系统为研究对象,应用反步积分自适应的方法,设计基于状态反馈的自适应控制器。采用 Lyapunov 理论证明该控制器能够保证跟踪误差的有界以及闭环系统中所有信号的有界。应用 Matlab 软件进行仿真,结果表明了该方法的有效性。     

具有输入饱和的电液伺服系统反步位置跟踪控制

针对具有输入饱和的电液伺服系统,设计一种基于干扰观测器的反步位置跟踪控制器。利用干扰观测器对系统中由外部扰动、参数不确定等引起的未知复合干扰进行估计,同时利用跟踪微分器估计虚拟控制量的微分信号,有效降低控制器复杂性。基于Lyapunov稳定性理论证明在所设计控制器的作用下,闭环系统所有信号一致最终有界。最后对某650 mm轧机电液伺服系统进行仿真,验证所提方法具有较好的跟踪性能。     

一种迟滞Hammerstein系统的规定性能自适应控制

为提高基于PI模型的迟滞Hammerstein系统自适应控制的控制精度,提出了一种新的规定性能函数. 根据规定性能函数将误差转化为收敛在预设邻域内的转换误差,设计规定性能自适应控制器并给出自适应率,选取合适Lyapunov函数保证所提出控制策略的收敛与稳定. 理论分析和仿真结果表明,本文所提出的规定性能函数在有效抑制迟滞影响的同时实现高精度控制.      

高饱和柔性纳米晶磁芯在电动汽车无线充电中的应用

采用一种具有高饱和限值与高柔性的新型纳米晶磁芯,以解决主流Mn-Zn铁氧体磁芯在大功率应用中易磁饱和且机械性能差等问题。针对纳米晶材料电阻率小,85 kHz下涡流损耗较大,提出晶粒细化热处理工艺与交错层叠式拼接工艺来改善其涡流损耗。基于有限元仿真分析,初步验证了工艺优化的可行性,并采用4种不同磁导率的纳米晶磁芯与铁氧体磁芯对比。通过静态参数分析与7.7 kW下的效率测试与温度测试,工艺优化后的纳米晶磁芯取得显著效果。在11 kW抗饱和测试与磁泄露测试中,性能最优的DOE4纳米晶即使厚度减小到2 mm,线圈间AC-AC交流传输效率仍保持在97.408%,磁芯最高温度只有80.9℃,漏感完全满足ICNIRP2010限值要求。相反,铁氧体磁芯难以承受交变强磁场作用,并发生局部碎裂和过温。     

无人软翼飞行器直线航迹跟踪鲁棒反步控制

为实现无人软翼飞行器的直线航迹跟踪控制,提出一种基于模拟对象的可变增益鲁棒反步控制方法.基于模拟对象方法建立软翼飞行器的航迹跟踪误差模型,并设计了可变增益反步跟踪控制器,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了传统反步法中虚拟量高阶导数问题,简化了控制器形式,更有利于工程实现.根据Lyapunov理论设计的鲁棒反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性.将控制器应用于无人软翼飞行器平面直线航迹跟踪控制中,仿真实验表明,所设计的控制器可以实现直线航迹的精确跟踪,且具有很好的鲁棒性.     

输入有界线性离散系统可控区域的一种有效算法

针对输入有界的离散时间线性定常系统，利用凸多面体集合的几何特性，求解与有限步可控区域相联系的凸多面体集合的边界超平面法向量，进而得到有限步可控区域的精确表示，计算实践表明，与求解可控区域的传统方法相比，该方法具有更高的计算效率，且当有限步可控区域对应较多的步数时，该方法在计算效率上的优势更加显著．还结合最小时间控制问题和镇定问题，说明用该方法得到的有限步可控区域的精确描述，能够为解决约束系统的控制问题提供重要依据。     

输入受限下机器人关节神经网络自适应控制

针对机器人关节控制输入受限以及动力学模型中存在非线性摩擦、柔性变形和未知外部干扰力矩等问题,提出了一种基于径向基函数（radial basis function, RBF）神经网络的输入饱和指令滤波自适应控制方法。基于指令滤波反步法,采用饱和函数约束控制输入的幅值,使用RBF神经网络在线逼近未知干扰,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的所有误差最终一致有界。仿真结果表明,控制算法不仅使系统的控制输入幅值被严格约束在规定的范围之内,完成了对目标轨迹的高精度跟踪（跟踪误差约为±0.003 rad）,而且还可抵抗外部阶跃干扰力矩和建模误差对控制系统的不良影响,保证系统的高精度与强鲁棒性,性能优于PID (propotional integral derivative)控制和普通指令滤波反步控制（command filter backstepping control, CFBC）,对机器人关节在高精度领域应用与智能控制具有重要价值。     

用于TDLAS甲烷检测的激光器电流驱动与温控系统

为了满足激光器在甲烷气体检测中对输出波长稳定的需求,自主设计以STM32F103RCT6为微处理器核心的电流驱动系统和温控系统,包括信号发生电路、滤波电路、温度采集与控制电路等,运用信号发生芯片生成锯齿扫频信号、正弦调制信号、直流偏置信号,把他们叠加作为激光器注入电流,同时对激光器整体构建二级制冷系统,通过温度和电流的调谐使激光器发出的波长在甲烷气体吸收峰1 653.72nm附近扫描,以使气体充分吸收。经验证,整个系统工作稳定,可持续工作时间超过36h,温度误差为±0.008℃,电流驱动误差≤0.09mA,波长误差在千分位,满足设计需求。     

TCSC非线性自适应鲁棒控制器设计

研究了含有参数不确定及外部扰动的带有TCSC（thyristor controlled series compensation）的单机无穷大母线系统的鲁棒控制问题.针对描述单机无穷大母线系统的非线性三阶模型,将自适应理论和L2增益干扰理论相结合,并用逆推法构造出系统的存储函数,设计出了系统的非线性自适应鲁棒控制器.所设计的控制器不仅能够保证系统状态有界,而且能够有效地抑制外部干扰对系统输出的影响.仿真结果表明,所设计的控制器能够在很短的时间内使系统恢复稳定的状态,说明其控制是有效的.