基于神经状态空间的非线性系统建模研究

提出了一种基于神经状态空间的非线性系统建模方法.神经状态空间(NNSP)具有系统的拟线性特性,许多线性系统控制器设计方法均可以扩展到NNSP模型.本文采用了增广卡尔曼滤波方法进行神经状态空间的参数辨识,高阶校验模型用于验证非线性系统神经状态空间的模型的有效性.将本法应用于典型的化学过程的建模,结果表明本方法正确有效.     

空间最优交会轨迹跟踪控制的参数化方法

在空间交会状态模型的基础上,通过分析航天器的轨道动力学方程,给出了空间最省燃料交会轨迹和空间最优交会轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于线性系统的特征结构配置和模型参考方法,提出了一种空间最优交会轨迹跟踪控制的参数化方法。应用该方法设计了系统的反馈镇定控制器和前馈跟踪控制器。仿真结果表明提出的控制方案是行之有效的。     

基于T-S模糊模型的混沌系统鲁棒控制器设计

研究具有参数不确定混沌系统基于T S(Takagi Sugeno)模糊模型的鲁棒控制器设计。首先利用IF THEN模糊规则把不确定非线性系统的状态空间分成不同的区域,构建具有参数不确定性的T S模糊模型;然后提出使得系统在平衡点渐近稳定的鲁棒模糊控制器设计。该方法通过解一组线性矩阵不等式分别设计局部控制器,通过并行分布补偿的方法设计T S模糊系统的鲁棒控制器,渐近稳定性的条件更为宽松,能够有效降低鲁棒控制器设计的保守性。最后以Lorenz混沌系统为例,研究混沌系统的鲁棒控制器设计,仿真研究结果表明所设计的鲁棒控制器对参数不确定Lorenz混沌系统具有良好的控制效果。     

Predictive Event-Triggered Control for Disturbanced Wireless Networked Control Systems

The control and scheduling for wireless networked control system with packet dropout and disturbance are investigated. A prediction based event triggered control is proposed to reduce data transmissions while preserving the robustness against external disturbance. First, a trigger threshold is especially designed to maintain the difference of the estimated and actual states below a proper boundary when system suffers from packet dropout. Then a predictive controller is designed to compensate for packet dropouts by utilizing the packet-based control approach. The sufficient conditions to ensure the closed-loop system being uniformly ultimately bounded are derived, with consequently the controller gain method. Numerical examples illustrate the effectiveness of the proposed approach.     

混沌系统基于T-S模糊模型的控制方法

将模糊控制技术应用于混沌控制中，可以克服反馈线性化等传统方法对参数完全精确已知的限制；用T-S模糊系统来逼近非线性系统，它的IF-THEN规则后件由线性状态空间子系统构成，进而可以应用模糊系统的控制理论求得模糊控制器，用此非线性控制器来控制非线性系统，以求良好的控制效果；模糊规则后件部分以局部线性方程形式给出的T-S模糊模型可以通过调整相关参数很好地逼近混沌系统，基于该模型采用平行分散补偿技术设计出具有相同规则数目的模糊控制器，控制器所有参数可以通过求解一组线性矩阵不等式一次性得到。仿真结果验证了该方法的有效性。     

Study on robust terrain following control

1.INTRODUCTION Terrainfollowing(TF)isanimportanttechnology formodernaircraftsuperlowaltitudepenetration flights.Iteffectivelymakesuseofinterferenceand deadzonesinenemydefensesystemscreatedbystray groundwavesandterrainundulations,raisingaircraft survivalcapabilities.Manymethodsareusedinair craftsuchasadaptiveanglemethodinF 111andB 1, templatemethodin“Tornado”and“Mirage2000” etc.TFtechnologyisalsousedincruisemissilessuch as“Tomahawk”.Aerodynamicnonlinearitiesandthe uncertaintiesof…     

动态抗饱和平滑切换控制器设计方法

针对一类受饱和约束的切换系统,提出了一种动态抗饱和平滑切换控制器的设计方法。首先,基于模型依赖平均驻留时间的方法设计了平滑切换控制器,能够确保系统全局一致渐进稳定并具有一定的鲁棒性能。同时,通过引入链式切换律降低控制器设计的保守性。在此基础上,给出动态抗饱和补偿器的设计方法。将动态抗饱和补偿器设计问题转化为受线性矩阵不等式组约束的优化问题。以航天器在轨加注过程姿态控制系统为例,建立了该系统的链式平滑切换模型,上述模型能够更加准确地反映系统转动惯量的渐变特性。最后,数值仿真算例表明了所提出的控制器设计方法的有效性。     

基于速度线性化的变体飞行器鲁棒LPV控制

针对大包线下变体飞行器在翼型快速变化过程中的姿态控制问题,提出了一种基于速度线性化的鲁棒线性变参数(linear parameter varying, LPV)控制方法。所提方法将状态量的微分增广至状态方程,得到系统任意状态下的线性化模型,解除了传统小扰动线性化方法要求系统处于平衡点邻域的限制。建立了具有凸多胞形式的变体飞行器LPV模型,给出了参数依赖鲁棒H∞状态反馈控制器存在的充分条件,依据顶点控制器和变参数进行凸插值得到鲁棒LPV控制器。仿真结果表明,设计的控制器在飞行器快速变形和参数大范围快速变化的情况下仍具有良好的控制性能和鲁棒性。     

含非线性输入的非线性系统自适应模糊控制

讨论一类含非线性输入的非线性系统的自适应模糊控制问题。首先运用隐函数存在定理证明系统的理想控制器的存在性,利用I型模糊逻辑系统对该理想控制器进行在线逼近,提出了一种具有监督器的自适应模糊滑模控制器设计的新方案。该方案通过直接自适应模糊控制器与监督控制器的适当切换,保证了闭环系统的稳定性,由此确定出建模的有界区域,而且通过引入最优逼近误差的自适应补偿项,保证跟踪误差收敛到零。仿真结果表明了该方法的有效性。     

非线性时滞系统自适应输出反馈跟踪控制

针对一类参数化非线性时滞输出反馈系统,提出了一种自适应输出跟踪控制器的设计方案。引入时滞滤波器估计未知系统状态,采用backstepping技术设计控制律和参数自适应律,运用占优方法处理非线性时滞项,从而放宽了对非线性时滞函数的要求,实现了对给定目标轨线的全局渐近跟踪,同时保证闭环系统所有信号一致有界。基于Lyapunov-Krasoviskii泛函方法证明了整个闭环系统的稳定性。实例仿真说明了该方案的可行性。     

Neuromorphic Continuous-Time State Space Pole Placement Adaptive Control

Abstract: A neuromorphic continuous-time state space pole assignment adaptive controller is proposed, which is particularlyappropriate for controlling a large-scale time-variant state-space model due to the parallely distributed nature ofneurocomputing. In our approach, Hopfield neural network is exploited to identify the parameters of a continuous-timestate-space model, and a dedicated recurrent neural network is designed to compute pole placement feedback control law inreal time. Thus the identification and the control computation are incorporated in the closed-loop, adaptive, real-timecontrol system. The merit of this approach is that the neural networks converge to their solutions very quickly andsimultaneously.     

基于T-S模型的非线性系统非脆弱保性能模糊控制

针对一类用T-S模糊模型描述的非线性系统,采用状态反馈的并行分布补偿方法研究其非脆弱保性能模糊控制问题,使得在控制器存在可加性摄动的情况下,其闭环性能指标值低于确定的上界。利用线性矩阵不等式处理方法,导出了非脆弱保性能模糊控制律的存在条件。通过建立和求解一个凸优化问题,给出了最优非脆弱保性能模糊控制律的设计方法,并用此方法设计一级倒立摆的非脆弱模糊控制律。仿真结果表明了方法的有效性。     

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。     

基于神经网络的自由漂浮空间机器人鲁棒控制

针对带有模型误差及外界扰动的自由漂浮空间机器人轨迹跟踪问题,提出了一种基于神经网络的自适应鲁棒控制策略。采用对神经网络状态空间进行划分后与滑模变结构结合的控制器,对不确定非线性进行自适应学习,逼近误差作为外部干扰由鲁棒控制器消除。该方法从整个闭环系统的稳定性出发,利用H_∞理论设计的鲁棒控制器及神经网络权值的在线调整规则保证了系统的稳定性,并能使系统L2增益小于给定的指标,具有较好的控制精度及动态特性。仿真分析进一步证明了该自适应鲁棒控制算法的有效性。     

离散T-S模糊系统输出稳定性

研究了离散T-S模糊控制系统的稳定性分析及控制器设计问题。考虑到系统状态不易测量,利用输出反馈设计模糊控制器;基于模糊Lyapunov函数方法提出一新的稳定性判别条件,利用矩阵变换把该条件转化为一组线性矩阵不等式(LMIs),该条件具有更大的宽松性。最后,一个仿真实例说明了本算法的有效性和优越性。     

Design of PID controller with incomplete derivation based on differential evolution algorithm

To determine the optimal or near optimal parameters of PID controller with incomplete derivation, a novel design method based on differential evolution （DE） algorithm is presented. The controller is called DE-PID controller. To overcome the disadvantages of the integral performance criteria in the frequency domain such as IAE, ISE, and ITSE, a new performance criterion in the time domain is proposed. The optimization procedures employing the DE algorithm to search the optimal or near optimal PID controller parameters of a control system are demonstrated in detail. Three typical control systems are chosen to test and evaluate the adaptation and robustness of the proposed DE-PID controller. The simulation results show that the proposed approach has superior features of easy implementation, stable convergence characteristic, and good computational efficiency. Compared with the ZN, GA, and ASA, the proposed design method is indeed more efficient and robust in improving the step response of a control system.     

欠驱动VTOL飞行器的位置反馈动态面控制

针对非最小相位欠驱动垂直起降飞行器系统,提出一种位置反馈动态面控制算法。首先设计高增益观测器,估计系统未知状态;然后采用动态面控制方法避免Backstepping设计存在的“微分爆炸”现象,同时简化控制律设计过程;最后采用Lyapunov直接法证明闭环系统所有信号一致有界,且跟踪误差通过调节控制器参数可以达到任意小。理论分析和仿真表明,所提方法能减轻计算负担,降低对系统状态的测量要求,实现飞行器位置准确跟踪,并对非线性建模的参数不确定性具有鲁棒性。     

一种T-S型粗糙模糊控制器的设计与仿真

提出了一种新型的粗糙模糊控制器的设计方法,该方法将粗糙逻辑与模糊推理结合起来,利用粗糙集寻求输入输出空间的最小规则集,通过对粗糙规则输出控制信息的补充,建立起T-S型粗糙模糊控制系统。此方法能有效地从输入输出数据中获取控制规则,同时能够解决规则数目随系统变量呈指数增长的“规则爆炸”问题。对变杆长倒立摆控制的仿真结果表明,该方法能够以较少的规则实现高精度、非线性控制。     

一类时滞系统的模糊跟踪控制及其仿真

研究了一种基于模糊T-S模型的非线性时滞系统模糊跟踪控制问题。首先利用模糊T-S模型对不确定非线性系统进行模糊建模,然后在此基础上研究了模糊系统在状态可测与不可测的情况下的模糊跟踪问题。控制器的设计避开了复杂的精确反馈线性化与自适应方法。采用本方法,可将控制器的设计问题转化为求解线性矩阵不等式问题,再利用凸优化技术可将其有效地解决。因此该方法既简单又实用,并且通过仿真实例说明了它的有效性与正确性。     

基于Simulink的空调系统先进自校正控制仿真研究

空调系统可以被看作是一阶惯性加延迟的过程,系统具有时延和参数时变的特性.提出了一种先进的自校正控制策略并将其应用在空调系统中.该控制策略采用了一种混合的参数辨识算法,在控制系统闭环运行条件下,空调系统的过程参数包括延迟时间可以被在线辨识.辨识出的延迟时间被Smith预估器用来补偿控制回路中的时延,同时该控制策略的控制信号可由内环回路中的PI控制器根据ITAE整定规则计算获得.Simulink仿真结果表明该自校正控制策略较自适应PI控制的控制性能更为优越.