基于负载扰动解耦的磁浮列车非线性控制器设计

悬浮系统控制技术是磁浮列车的关键技术之一.首先建立悬浮系统的非线性模型.针对磁浮列车模型参数变化主要来自负载扰动,结合非线性系统解耦控制方法,设计一种基于负载扰动解耦的非线性控制器,并根据控制器的要求设计了质量观测器,实现控制器的输出与负载扰动解耦.仿真结果表明,解耦控制器能够消除了负载扰动对悬浮系统的影响,具有很好的适应性和鲁棒性.     

输入非仿射不确定系统的跟踪控制

针对一类不确定性输入非仿射的混沌系统,结合模糊逻辑系统、非线性跟踪微分器以及扩展状态观测器,利用反演技术设计了一种新的控制器。该设计中,扩展状态观测器用来估计系统中的未知项及扰动项;模糊逻辑系统用来逼近扩展状态器不能很好处理的未知项,并且设计了误差补偿项;非线性跟踪微分器用来逼近虚拟控制量的导数;然后利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环误差信号将渐进收敛到原点的残集内。对具有扰动和不确定性的输入非仿射混沌系统进行了仿真,同时针对一类非严格反馈系统进行了仿真,结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于扩张状态观测器的标量混沌信号同步系统

将扩张状态观测器与控制器的backstepping设计相结合,给出了一种标量混沌信号同步控制方案。该方案将产生参考混沌信号的驱动系统看作具有规范形或类规范形的系统,构造具有严格反馈形式的非线性系统作为响应系统,利用扩张状态观测器估计驱动系统的状态和未知结构信息,采用backstepping方法设计出控制器。应用该同步控制方案,可以在驱动系统结构和参数未知及不要求混沌参考信号连续可导的前提下,实现构造响应系统的输出渐近同步于任意标量混沌信号。理论分析与计算机仿真结果均证实了控制方案的有效性。     

基于干扰观测器的导引头稳定平台滑模控制

针对导引头稳定平台存在不确定弹体速度干扰以及非线性摩擦干扰的问题,结合滑模控制和非线性干扰观测器理论,提出一种基于非线性干扰观测器的二阶滑模控制方法。针对系统模型中的多个不确定干扰项,首先,采用新型微分跟踪器对状态量的导数值进行估计,进而得到干扰项的估计值,通过坐标变换,将系统中的不确定项进行归一化处理,便于控制器设计;其次,基于新型微分跟踪器设计了新型非线性干扰观测器,以实现对归一化后系统干扰项的精确估计;最后,采用二阶滑模控制算法进行控制器设计。仿真实验证明,新型非线性干扰观测器精度高、响应快,基于干扰观测器的二阶滑模控制方法能够有效隔离弹体扰动与非线性摩擦对导引头稳定平台的干扰,提高了稳定平台的鲁棒性和跟踪精度。     

含量测噪声非线性系统鲁棒滑模多故障重构观测器设计

针对一类含量测噪声的多故障并发(执行器和传感器同时出现故障)非线性系统，提出了一种完全解耦鲁棒滑模故障重构观测器设计方法。首先，将传感器故障及量测噪声作为增维向量构建广义系统，针对广义系统设计鲁棒滑模观测器。其次，考虑非线性Lipschitz系数以及故障上界未知情形，提出综合自适应律补偿的设计程式。同时，在观测器系数矩阵设计中，引入辅助矩阵以及广义约束逆矩阵，实现故障与扰动完全解耦；在此基础上，基于线性矩阵不等式提出了观测器增益矩阵设计方案。最后，综合鲁棒滑模微分器给出了执行器及传感器故障重构结论，并开展了仿真算例研究，以检验设计方案的有效性。     

基于非线性观测器实现一类分数阶混沌系统的同步

分数阶混沌系统的同步控制是近年来研究的热点,本文研究了一类分数阶混沌系统的同步控制问题.对满足存在一个特定的状态变量作为系统输出条件的单输出分数阶混沌系统,依据分数阶混沌系统的非线性观测器理论和稳定性理论,讨论了其非线性观测器的设计问题.对该类分数阶混沌系统,给出了一个合适的控制器S,在此控制输入下仅利用系统的一个状态变量xi及其对时间的分数阶导数x(α)i、x(2α)i就可以使观测器的状态变量与被观测分数阶系统的状态变量达到同步.理论分析及仿真结果都证明了该同步方案的有效性.     

基于混沌同步的保密通信

针对网络数据传输的安全问题,提出了一种基于混沌同步的保密通信方法。通过设计非线性状态观测器,构造了两个混沌系统并使其保持同步,从而实现加密信号的完全再现。同时分析了同步系统的稳定性,给出了设计非线性状态观测器的方法。应用熟知的Rossler混沌系统构建保密通信系统,并进行分析和仿真。仿真结果表明,该方法具有设计简单、同步速度快、保密程度高等特点。     

分数阶Chua系统中的混沌现象及其同步控制

对分数阶Chua系统的混沌动力学行为做了更进一步的研究,研究发现Chua系统出现混沌的最低阶数仅为0.3,并算得此时系统的最大Lyapunov指数为0.0164:其次,对分数阶Chua等一类具有一个标量非线性项的分数阶混沌系统给出控制策略,讨论了其观测器的设计问题,对该类分数阶混沌系统,给出了一个合适的控制器U,在此控制输入下仅利用一个非线性标量信号实施反馈就可以使观测器的状态变量与被观测分数阶混沌系统的状态变量达到同步.理论分析及仿真结果都证明了该同步方案的有效性.     

一类离散时间广义非线性控制系统的动态不可测扰动解耦

提供了离散时间广义非线性控制系统的不可测扰动的一种‘反演算法’。通过运用一类正则动态补偿器解决系统的解耦问题。最后证明了：系统可用动态状态反馈解耦,也可通过拟静态状态反馈进行解耦。     

非线性松动转子密封混沌系统状态观测器方法

应用Muszynska非线性密封力模型,建立在气流激振力作用下的松动转子系统耦合动力学方程。根据状态观测器理论给出状态观测器控制对应算法。利用此方法对松动转子密封系统进行了仿真研究,研究结果表明,基于状态观测器的混沌反馈控制方法具有很强的稳定控制能力,该方法适合于被控系统的混沌状态不可能全部直接测量,或状态反馈不可能物理实现的情况下,用重构状态代替真实状态组成状态反馈,将系统调整到正常的工作状态。为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。具有重要的实际工程应用价值。     

基于混沌神经网络模型的预测控制器的设计及应用

根据具有混沌特性非线性、大时滞系统的时间序列重构相空间，计算相空间饱和嵌入维数、并以此为指导，建立混沌神经网络，即便在网络输入不完整或发生变异的情况下，该模型仍能对系统作高精度的短期预测；在此基础上，又设计了模糊神经网络预测控制器，实现了对非线性、大时滞系统高精度的自适应控制。将该控制器应用到单元机组负荷控制系统中，仿真表明了该控制有效性、快速性和鲁棒性。     

基于非线性跟踪的混沌反控制

针对连续仿射非线性系统，提出一种基于非线性跟踪的混沌反控制统一方法。设计了非线性跟踪控制规律，使非线性非混沌系统跟踪混沌输入信号，从而使非混沌系统产生与混沌输入信号拓扑共轭的混沌现象。仿真结果表明，该方法能够在线性可控和相对阶大于3的仿射非线性系统中产生混沌现象。     

变型蔡氏电路混沌同步的非线性反馈控制

混沌同步是实施混沌保密通讯的基础,非线性反馈是实现混沌同步的重要方法。蔡氏混沌电路及变型蔡氏混沌电路是应用广泛的混沌模型之一。对变型蔡氏电路混沌同步设计了非线性反馈同步控制器;根据Hurwitz稳定性判据得到反馈控制增益的取值范围。基于该方法,构建了实现混沌系统同步控制的实验电路,系统仿真和电路实验结果表明采用非线性反馈控制可以保证实现变型蔡氏电路混沌系统一致指数同步化。     

一个新自治混沌系统的混沌同步控制

研究了一个新的三维自治混沌系统的动力学行为和混沌同步问题.对该混沌系统的初值敏感性程度进行了理论分析和数值验证,对平衡点处发生分岔的类型进行了分析.最后基于耦合同步法,通过选取适当的耦合参数,实现了对系统的混沌态的同步控制.     

一个对称分数阶经济系统混沌特性研究

本文利用时域分析方法,研究了对称分数阶经济系统的混沌特性.通过计算系统平衡点并对其特征进行分析,由分数阶系统稳定性理论推导出经济系统产生混沌吸引子的必要条件,实验发现该系统出现混沌现象的最低阶次为2.55.同时采用一种可靠性极高的二进制方法（即“0-1”检验法）来判断混沌吸引子在分数阶经济系统中的存在情况.仿真实验结果证实了理论分析的正确性和所提方法的有效性.     

混沌系统的逆跟踪控制

提出了一种混沌系统的逆跟踪控制方法。首先,采用非线性逆系统控制理论证明了二类连续混沌系统（Duffing系统和Lorenz 系统）的可逆性。通过状态反馈构造混沌系统的逆系统,将逆系统与原混沌系统串联,组成复合伪线性系统。在此基础上,利用线性系统综合方法设计闭环控制器,对复合伪线性系统进行控制,从而实现混沌系统对给定参考值的渐近跟踪。提出的混沌控制方法物理意义明确,系统结构简单,易于实现。仿真结果验证了该方法的有效性。     

自适应控制实现混沌同步

对混沌系统的自适应控制实现同步的问题进行了理论分析,给出了一个自适应同步的控制规则,并根据此控制规则设计了一个自适应同步控制器,使响应系统和驱动系统同步。该控制器适用于一般的混沌系统。以陈氏混沌系统为例进行了仿真验证,仿真结果表明,该控制方法可以实现较快的混沌同步。     

混沌系统的一种新型模糊控制方法

基于T-S模糊动态模型,针对气象学中的Lorenz混沌系统设计出一种新型的模糊控制器和模糊观测器,均采用分段Lyapunov函数法进行设计,即对每一个子系统选一个Lyapunov函数,系统总的Lyapunov函数为各个子系统的加权和。避免了并行分配补偿法(PDC)中求解公共正定矩阵P的困难,进一步减少了设计中的保守性,扩大了解的范围。并就其稳定性问题进行了研究。得出了系统全局渐近稳定的条件。模糊观测器的设计解决了系统状态不能直接测量的问题。通过对Lorenz混沌系统的仿真,证明了该方法的有效性。该方案也适合其他类型的非线性系统,有实际应用价值。