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。     

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。     

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。     

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.     

控制方向未知的多智能体系统有限时间预设性能控制

研究了一类具有多个未知且非相同控制方向的多严格反馈系统在有限时间内预设性能控制问题。为了方便证明,将整个系统稳定性的证明转化为对子系统误差有界性的证明,简化了设计与分析过程。此外,通过命令滤波技术避免了传统反推法中对虚拟控制量的求导。所设计的分布式控制器可以保证邻域误差在规定的边界内演化,并且可以任意设定收敛时间,即在规定的时间内收敛到预先设定的任意小的邻域内,提高了系统的稳态与瞬态性能。最后,通过一个数值仿真验证了所提控制器的有效性。     

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.      

基于非仿射模型的高超声速飞行器预设性能控制器

针对高超声速飞行器非仿射模型提出预设性能控制方法,设计了一种新型预设性能函数来保证控制器的动态性能和稳态性能,通过构造误差转化函数将最初的受限系统转化为等效的不受限系统来简化控制器设计.将高超声速飞行器纵向动力学模型分解为速度和高度子系统并分别设计控制律.对于高度子系统,使用高阶跟踪微分器对误差进行估计,引入模糊函数对未知项进行逼近,避免了反演控制中的反复求导;对于速度子系统,直接根据预设性能函数设计比例积分控制器.所设计的控制律在参数不确定和干扰的情况下保证了期望的动态性能和稳态精度,同时降低了计算量.最后,通过仿真实验验证了控制器的有效性.     

高超声速再入滑翔飞行器的模糊变结构控制

针对高超声速再入滑翔飞行器的再入姿态控制,设计了模糊变结构姿态控制器.根据控制系统的任务,建立了面向控制的模型.将模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,研究了模糊滑模变结构控制器的设计方法.通过在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面,模糊控制器根据误差状态与滑模面的相对位置输出控制信号,使得系统的轨迹能趋近稳定的滑模面,从而使得误差沿着滑模面收敛到原点.将模糊滑模变结构控制方法应用于高超声速滑翔洲际飞行器,给出了再入滑翔姿态控制器的设计方案,分别对攻角、侧滑角和倾侧角设计了独立的模糊变结构控制器,提出了分段线性控制分配方法.在Matlab中进行了整个控制系统的仿真测试,验证了该方法的可行性.     

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。     

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。     

考虑路面摩擦性能的自动驾驶汽车安全制动策略

针对现有自动驾驶研究大多忽略路面摩擦性能的问题,制备了5种不同级配的沥青混合料车辙板试件,基于Persson表面分形摩擦理论和轮胎?路面三维有限元模型,求解沥青路面的动摩擦系数和附着系数,表征其摩擦性能,并使用Matlab/Simulink软件建立自动驾驶汽车的动力学控制模块,根据车辆期望制动减速度和道路摩擦性能逆向反推求解轮缸的制动压力值,实现自动驾驶汽车的制动过程。使用CarSim软件和Matlab/Simulink进行联合仿真,设定了下坡制动和曲线制动工况,分析了纵向坡度、弯道半径和道路超高等影响因素对自动驾驶车辆制动效能的影响。     

履带车辆机电复合制动协调控制现状分析

本文介绍了车辆机电复合制动系统的结构、协调控制的基本概念及重要性.通过对国内外民用车辆机电复合制动系统协调控制技术和国内电传动履带车辆机电复合制动系统的研究现状的分析,提出了履带车辆机电复合制动系统协调控制技术的未来发展趋势.