基于相似反对称结构的控制器设计

为了简化逆推设计,拓宽其适用对象,证明了一类非线性系统的渐近稳定性,并将这类系统作为控制器设计的目标,提出了逆推和直接构造2种设计方法。其中逆推法适用于一般的下三角对象,较之于已有的逆推设计方法,可引入更多的设计参数;不需要构造Liapunov函数,或只需对部分子系统构造Liapunov函数,从而简化了设计。对一些特殊的下三角对象,采用直接构造法,可使设计过程和控制器结构进一步简化;直接构造法还可应用于某些逆推法不适用的对象。算例证实了本文设计方法的有效性。     

TCSC的非线性逆推设计

针对带有TCSC(ThyristorControlledSeriesCompensation)的单机无穷大总线系统的非线性二阶模型,使用逆推方法设计了TCSC的非线性控制器·基于逆推设计方法,无需对原系统进行线性化,并能保证闭环误差系统在Lyapunov意义下渐近稳定·当系统存在常参数不确定性,例如阻尼系数不能精确测量的情况下,应用自适应逆推方法还可以设计一个动态反馈控制器,其中含有对未知参数的实时估计·设计过程表明逆推方法设计的控制器拥有更优越的性能·     

带有状态约束的非线性切换系统的H_∞控制器设计

研究了一类带有状态约束的下三角结构的非线性切换系统的H∞控制器设计问题,利用障碍Lyapunov函数方法处理状态约束问题.针对该非线性切换系统利用反步设计技术来构造状态反馈控制器,在每一步的设计过程中,通过选取合适的障碍Lyapunov函数构造系统的共同障碍Lyapunov函数来处理状态约束条件,再经过一系列处理给出每步的虚拟控制器的具体表示形式,以此类推,从而设计出该非线性切换系统在任意切换条件下的H∞控制器.最后通过算例进行数值仿真说明了所得结果的有效性.     

非线性奇异摄动系统的L_2增益干扰抑制

将原系统分解为快慢两个子系统,并依据假设得到使快系统渐近收敛的状态反馈控制器.然后基于Lyapunov函数和逆推法构造出慢系统的状态反馈控制器,使得闭环系统对于所有有界干扰是内部稳定的,且从外部扰动输入到输出满足任意小的有界L2增益.通过求出第一个子系统的严格耗散不等式,递推得到全系统的严格耗散不等式,因此控制器设计过程避免了求解Hamilton-Jacobi方程,仿真实例说明了该方法的有效性和可行性.     

闭区间上单调不减函数的右连续伪逆及其在三角余模构造中的应用

针对三角模基于单调函数的左连续伪逆的构造法无法直接对偶到三角余模上的情况,提出利用单调函数的右连续伪逆和准逆构造三角余模的方法,找到了与三角模的左连续伪逆构造方法的相对方法。研究了闭区间上单调函数的右连续伪逆的基本性质,分别利用单位闭区间上单调不减函数的右连续伪逆与准逆给出了三角余模的多种构造方法,并通过具体实例加以验证。     

一类基于观测器法的非线性系统的输出反馈控制

研究了一类非严格三角形式非线性系统的输出反馈控制问题.结合观测器设计法,技巧性地选取Lyapunov函数,构造了一个动态输出补偿器和光滑控制器,使系统达到全局渐近稳定.扩展了系统结构,弱化了结论成立的条件,最后的仿真例子阐明了结论的正确性.     

基于Backstepping方法对超混沌Rossler系统的控制与同步研究

对超混沌Rossler系统提出了基于Backstepping的超混沌控制与同步方法,在反向递推每一步设计算法中构造虚拟控制器,使得构造的Lyapunov函数导数负定,逐步修正算法使误差系统在Lyapunov意义下渐近稳定,实现控制器的设计.只使用一个控制器实现了对超混沌Rossler系统控制与同步,数值实验结果证实了所设计控制器的有效性.     

基于自适应逆推设计的STATCOM非线性鲁棒控制

针对受内部及外部扰动影响的含STATCOM(StaticSynchronousCompensator)的单机无穷大系统 ,使用自适应逆推方法构造出系统的存贮函数 ,进而同时获得非线性L2 增益干扰抑制控制器及参数替换律·该控制器不仅能够抑制干扰对系统输出的影响 ,而且由于在内部扰动中重点考虑了阻尼系数的不确定性 ,因此该控制器对系统参数变化也具有很强的鲁棒性·同时 ,该方法的设计过程系统、简明 ,易为工程人员所接受·仿真结果表明自适应逆推方法设计的控制器拥有更优越的性能     

倾转旋翼机切换鲁棒控制器初始化研究

为提升跟踪控制下的线性切换系统瞬态性能,采用控制器初始化方法,通过闭环切换系统输出性能指标的最小化,获得切换控制器最优初始化映射,给出了简化最优初始映射的求解方法. 采用多Lyapunov函数的方法,证明了闭环切换系统的输入状态有界性,给出了初始化切换系统渐近稳定条件. 依据倾转旋翼机纵向运动模型以及所选取的被控对象平衡状态点,采用鲁棒控制器设计方法设计了相应控制器,并对跟踪控制下的切换控制器初始化控制效果进行了仿真验证.      

一类有记忆T-S模糊时滞系统的保成本控制

基于带有状态不确定项的T-S模糊时滞系统,通过设计有记忆反馈模糊控制器,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了T-S模型的有记忆保成本控制器存在的充分条件,并提供成本函数的一个上界;其次,通过构造Lyapunov二次函数,证明在此有记忆反馈控制器下形成的闭环系统是渐近稳定的;最后通过仿真算例说明方法的有效性.     

一类不确定非线性系统的神经网络鲁棒反推镇定控制

对一类不确定非线性系统,将反推控制和神经网络相结合,研究了其鲁棒渐近镇定控制问题。与通常研究中被控对象仅局限于严格反馈形式相比较,研究对象更具一般性。基于反推控制方法来构造镇定控制器,利用神经网络来逼近控制器构造过程中产生的不确定项,并提出一种新的自适应算法来在线调节神经网络权值。通过一步步适当地选取虚拟控制器的参数和神经网络权值的自适应律,最终得到的控制器使得整个闭环系统是全局渐近稳定的。     

航向保持系统简捷非线性鲁棒控制

为克服船舶航向保持控制系统中传统Backstepping设计方法易产生静差及设计过程过于复杂等不足,提出一种把带积分项的Backstepping方法与闭环增益成形算法相结合的简捷非线性鲁棒控制器设计方案.理论分析和系统仿真结果均表明,通过该方案设计出的控制器可使船舶航向零误差渐近稳定,同时设计过程简捷,控制器结构简单且具有较强的鲁棒性.     

一类非线性时滞系统通过自适应Backstepping的控制

考虑了一类非线性时滞系统的自适应控制问题。利用Lyapunov函数和Backstep-ping方法设计了一个自适应状态反馈控制器,利用递归原理同时构造Lyapunov函数和镇定控制器,将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统,然后为每个子系统设计部分Lyapunov函数和中间虚拟控制量,一直“后推”到整个系统,再考虑自适应非线性时滞系统式(1),最后选取Lyapunov函数式(4)。经过推导,使得由式⑴和式⑸组成的闭环系统是全局稳定的。     

四旋翼飞行器的建模及基于反步法的控制

论文研究了基于反步法的四旋翼飞行器控制系统设计问题     

火灾预警巡检机器人轨迹跟踪控制

针对如何减小火灾预警巡检机器人在目标轨迹跟踪过程中产生的角度和距离偏航问题,提出一种基于Backstepping的轨迹跟踪快速响应控制算法。首先根据机器人行驶偏差与轮速之间的关系,推导出移动机器人运动学模型,利用Backstepping构造出跟踪控制器,在控制器中引入虚拟反馈函数,调节控制器的跟踪效果;然后借助Lyapunov稳定性理论证明收敛性;最后,借助仿真实验和实物验证算法的有效性。研究结果表明所提出的轨迹跟踪控制方法可以使机器人减少轨迹跟踪过程中的误差,并最终使系统趋于稳定。     

非线性时滞系统鲁棒自适应H∞几乎干扰解耦

研究了一类非线性时滞系统的鲁棒自适应H∞控制问题.基于Lyapunov函数的递推设计方法,设计了一种新的自适应控制律和H∞控制器.通过巧妙的选取Lyapunov函数解决了时滞问题,实现了递推设计的推广.数值例子和仿真结果验证了结论的有效性.     

基于Backstepping方法的车式移动机器人轨迹追踪控制

针对四轮车式移动机器人的运动学模型,首先利用一个正则坐标变换,将误差系统转换为一个非线性串联系统的形式;然后利用Backstepping方法,在两轮移动机器人追踪控制律设计过程的基础上,构造了四轮移动机器人追踪系统的Lyapunov函数,并通过使该Lyapunov函数负定,计算得到了针对四轮移动机器人轨迹追踪控制器,并证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定目标的全局渐近追踪;最后利用提出的控制器,通过四轮移动机器人对直线和圆周2种轨迹追踪的仿真实验,验证了该控制器在四轮车式移动机器人轨迹追踪控制中的有效性.     

随机系统的反馈镇定设计

众所周知,稳定性问题是研究各类动态系统的最基本,也是最重要的问题之一.稳定性理论已经积累了十分丰富的成果,考虑将Backstepping递归设计应用到随机系统,通过对一个高阶随机系统的设计分成对一系列低阶随机系统的设计问题,构造具体的Lyapunov函数,从而得到合适的状态反馈控制器,进而达到系统的渐近稳定性.并给出具体实例来说明随机系统的反馈镇定设计的应用.     

参数不确定混沌系统的自适应Backstepping控制

针对一个新的参数不确定混沌系统,提出基于误差补偿的自适应Backstepping控制方法.通过在每一步虚拟控制设计中增加一个误差补偿项,补偿未知误差动态对系统的影响,获得更加平稳的混沌镇定过程,并提高参数辨识的速度.同时,基于Lyapunov定理给出严格的理论推导,证明混沌控制系统中所有信号的一致有界性.对比仿真结果表明,该方法具有更好的瞬时响应.     

一类大规模随机非线性系统的适应镇定

讨论一类大规模随机非线性系统的适应镇定问题。采用Lyapunov和Backstepping方法设计了自适应的状态反馈控制器使得闭环系统是以概率稳定的,且使系统的状态以概率收敛为0;进一步,给出一个仿真算例说明方法的有效性。