含有未知负载跳变机械臂的切换跟踪控制器设计

为具有不可测跳变负载的机械臂设计了控制器的选择机制以达到轨迹跟踪的控制目的.用切换系统描述参数跳变的机械臂,从而将负载的切变表示为系统的切换信号.为每个负载设计子控制器,并在系统切换信号完全不可用的情况下,通过构建监督变量给出子控制器的切换逻辑.当负载变化满足平均驻留时间条件时,能够达到对输入参考信号的渐近跟踪.仿真证明了方法的正确性.     

一类欧拉-拉格朗日系统的自适应切换跟踪控制

研究一类具有周期扰动的欧拉-拉格朗日系统的自适应切换跟踪控制问题.与相关文献本质不同的是,扰动具有未知周期和上界,导致传统的控制方法无效.首先,利用反推设计方法并结合扰动学习机制,给出状态反馈控制器(含有待调节的控制器参数)的显式形式.然后,设计适当的切换机制在线调节控制器参数.切换发生有限次之后停止,所设计的自适应切换控制器保证闭环系统所有状态都有界并且系统输出跟踪到给定的参考信号.最后,仿真实验验证理论结果的有效性.     

自适应逆推算法在感应电机控制中的应用

针对Krause和Thomas提出的带有两个定子绕组和两个转子绕组的二相等价电机模型,通过坐标变换得到沿着磁通向量转动的坐标方向上的电机动态模型.应用逆推技术设计了自适应控制器,通过选择Lyapunov函数来保证整个系统的稳定性,进而逐步导出控制率和参数自适应律.该方法克服了参数的不确定性以及负载扰动对系统的影响,确保了转子磁链和转速的跟踪性能以及系统的稳定性能.系统的转子磁链与转速能渐近跟踪给定的参考信号,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

切换系统自适应镇定控制

研究含有不确定参数切换系统的自适应镇定问题.为子系统分别设计自适应控制器,通过设计依赖于切换信号的子适应律,避免了由共用状态引起的各子适应律之间的耦合问题.采用多Lyapunov函数设计系统控制器,不要求子系统的确定性等价镇定控制器存在,通过切换律的设计可以保证闭环切换系统的渐近稳定性.     

一类带有控制器失效的切换系统的模型参考自适应律的设计

研究了一类带有执行器失效的切换系统的模型参考自适应控制的自适应律的设计方法。对于给定的系统控制器,利用构造Lyapunov函数,推导证明并得出切换系统在切换策略即执行器正常工作与执行器失效相互切换的情况下,设计切换系统的自适应律,保证切换系统的全局实用稳定。仿真结果表明,状态跟踪误差的收敛验证了此方法的有效性。     

混合动力汽车电机驱动系统传感器故障重构控制

针对混合动力汽车感应电机驱动系统可能存在的传感器故障模式,设计了一个主动容错重构控制系统.该系统能充分利用无故障的传感器信息,最大限度地维持驱动系统的控制性能,并在重构切换过程中,考虑电机转矩和转速的平滑过渡问题.此外,为提高车用感应电机驱动系统的性能,基于传统磁场定向控制(FOC)思想设计出一种新型鲁棒性PI控制器来实现电机转矩跟踪;利用滑模控制技术,设计了转子磁链-速度自适应观测器.为进一步提高交流电流传感器故障状态下电机驱动系统的容错能力,提出了用直流电流重构交流相电流的新思路.仿真研究表明,在发生传感器故障时,所设计的电机驱动系统仍能有效地保证车辆行驶过程中的转矩和速度跟踪性能以及系统的稳定性.     

一类参数周期未知的自适应广义投影同步

针对一类时变参数周期未知的自适应广义投影同步问题,提出了基于切换逻辑的周期辨识算法.该算法首先假定已知时变参数周期,设计控制器和时变参数自适应律.然后设计合理的切换逻辑,通过判定相邻两次迭代的平均误差定位时变参数周期范围,再通过累积跟踪误差定位时变参数周期,最终完成两个混沌系统的投影同步.通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,证明了系统的跟踪误差收敛于零,而且保证所有信号均有界.仿真结果说明了算法的有效性.     

非线性切换奇异系统的自适应状态反馈控制

研究了一类满足Lipschitz条件的非线性奇异切换系统的自适应状态反馈控制的设计问题.首先，研究单输入非线性奇异切换系统的基本自适应控制的设计，控制器旨在稳定系统;然后，以单输入非线性奇异切换系统所呈现的具有自适应增益和基于Lyapunov稳定性定理调整增益的机制为基础，将其扩展为多输入奇异切换系统的跟踪问题，设计了自适应控制方法;最后，采用Matlab方法做了数值仿真来说明所提出的控制方法的有效性.所提出的控制器具有非常简单的结构，并且在实践中很容易应用.     

平方转矩负载下基于自适应反推理论的PMSM速度控制器设计

针对平方转矩负载下传统异步电动机变频调速精度不高的缺点,提出了一种基于非线性自适应反推(Backstepping)控制的永磁同步电动机(PMSM)速度控制方法.建立了PMSM在dq轴旋转坐标系下的数学模型,结合反推控制原理,设计了PMSM自适应反推速度控制器,并证明了控制器的全局稳定性.仿真结果表明,在电机定子电阻一定随机变化范围内,所设计的自适应控制器能够较好地跟踪给定速度,抑制了定子电阻变化对速度的影响,提高了平方转矩负载的运行效率.     

基于自适应控制的切换系统的状态反馈设计

切换系统的各项研究作为控制领域和工业领域的的热点问题受到了学者们极大的关注,而自适应控制能够自动地补偿系统在建模误差、参数变化和输入信号方面非预知的变化,比常规控制器有更好的性能。采用自适应控制来设计切换系统的状态反馈跟踪问题,具有较高的研究价值。自适应控制的自适应律通过李亚普诺夫方法得出。通过飞船迎角跟随的仿真实例来验证切换系统在自适应控制下的效果。     

一类不确定切换模糊系统的自适应鲁棒跟踪控制

提出了一类新的不确定切换模糊系统,即切换系统中的每个子系统都是不确定模糊系统.与传统的模糊切换系统不同,这类系统并没有分为两级结构,而是由多个子系统构成,并在子系统之间进行切换.采用多Lyapunov函数研究不确定切换模糊系统的鲁棒跟踪问题,针对模型中未知上界的外部干扰,设计全局鲁棒控制器及其自适应律,并给出使该系统的跟踪误差一致渐近趋于零的切换策略.仿真表明,当自适应参数的在线慢调节与切换律的在线快调节相结合时,能提高系统的暂态响应性能.     

基于自抗扰控制技术的高压大功率异步电机直接转矩控制系统

针对异步电机的非线性特点,设计一种新颖的级联型多电平逆变器供电的高压大功率异步电机直接转矩控制系统.在定子坐标系内对定子磁链与电机转矩进行闭环控制得到定子磁链增量,包括定子磁链的幅值增量和相位增量.由定子磁链增量计算异步电机定子电压矢量,定子磁链和电机转矩采用自适应观测器估计.采用自抗扰控制技术设计速度、转矩和定子磁链控制器,这些控制器具有鲁棒性强的特点.研究结果表明:通过速度控制器对负载扰动进行估计和补偿,消除了负载扰动可能带来的稳态跟踪误差;逆变器的开关信号利用载波移相脉宽调制方法生成,从而减少了转矩和定子磁链幅值的脉动;系统具有良好的动态和稳态性能.     

永磁直线同步电机自适应变结构位置控制器的研究

针对永磁直线电机参数变化和外部扰动对伺服系统的影响,提出了自适应变结构位置控制设计方法.用电机的位置误差信号及其导数构造切换函数,利用自适应律对系统不确定性扰动因数的极限进行估算.经过分析验证,与基于SVPWM的矢量控制系统相比较,自适应变结构位置控制算法明显减少了由系统参数变化和外部扰动引起的推力脉动,能快速、准确地跟踪给定信号,增强了整个系统的自适应性和鲁棒性.     

直线永磁电机的自适应容错控制

针对带有执行器故障的直线游标永磁电机非线性系统,设计一种基于容错技术的自适应控制器,采用故障补偿律和反步法保证非线性系统的所有闭环信号一致有界,并且系统输出能够渐近跟踪到期望的参考信号.采用MATLAB软件进行数值仿真,证实该控制方案的有效性.     

非仿射纯反馈非线性切换系统自适应控制

针对一类单输入单输出的非仿射纯反馈非线性切换系统,研究了一种在任意切换下的自适应控制策略.首先,引入中值定理处理系统的非仿射特性问题,并利用径向基函数神经网络逼近系统的未知非线性动态.然后,采用Nussbaum函数处理系统控制增益未知的问题,且在反演设计的每一步引入低通滤波器以解决"微分爆炸"问题.最后,基于共同Lyapunov函数设计状态反馈控制器,并分析闭环系统的稳定性.所设计的控制器避免了切换发生时控制参数跳变和调节参数过多的问题,减少了计算负荷,可以保证闭环系统所有信号半全局一致有界,且跟踪误差可收敛到原点的一个较小邻域.仿真结果验证了控制策略的有效性.     

无人直升机的自适应动态面轨迹跟踪控制

针对无人直升机模型阶数较高、负载变化大等问题,提出了一种基于自适应动态面的控制方法.该方法用一阶线性滤波器来估计虚拟控制信号的导数,显著简化了控制器的设计过程.此外,通过对无人机重量的自适应在线估计,保证了闭环系统在有负载变化下的稳定性,并基于李雅普诺夫稳定性理论,证明了轨迹跟踪误差半全局一致最终有界.最后,通过仿真实验进一步证实了该方法的有效性和可行性.     

基于神经网络的感应电动机的模型参考自适应速度控制系统

系统中分别设计了一个神经网络系统辨识器(NNP I)和一个模型参考自适应神经网络控制器(NNP IC),NNP I自适应地在线辨识出系统的集中不确定量,NNP IC能使到系统输出跟踪参考模型的输出。仿真实验表明,与常规的控制器相比,本文设计的速度控制方案能取得优良的控制性能,且在负载转矩和电机内部参数变化的情况下有很强的鲁棒性。     

基于反步法的机械臂鲁棒自适应位置/力控制

针对机械臂终端受环境约束而产生的位置/力控制问题,提出一种鲁棒自适应控制算法。该方案采用反步法的思想设计具有全局收敛特性的位置/力控制器,根据坐标变换得到降阶的动力学模型,设计中考虑了驱动电机模型使控制器更符合实际控制要求,并将其分解为动力学控制器和电机控制器两部分以降低设计难度。利用自适应方法对动力学模型中的非线性部分和未知扰动进行补偿,采用鲁棒控制克服电机参数的不确定性的影响。二自由度机械臂的仿真结果表明,系统能快速有效跟踪参考信号,说明该控制器是有效的。     

一类非线性系统的模糊滑模多模型自适应控制

提出一种模糊滑模多模型自适应控制器的设计方案.该方案引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差对系统控制带来的影响,并通过监督控制器来保证闭环系统所有信号有界.利用第一类模糊系统对每个模型进行逼近,从而能同时调节参数的维数和初始值.引入多李亚普诺夫函数进行理论分析,证明了基于切换的闭环系统是稳定的,系统跟踪误差收敛到零.     

切换非线性系统的增长无源及输出跟踪

首先利用多存储函数和多供给率方法研究切换非线系统的增长无源性,并解决了在给定切换信号下的输出跟踪问题.其次,设计状态依赖型切换律使得切换非线性系统是增长无源的.最后,通过设计一组输出反馈控制器和复合切换律使得一类级联切换非线性系统是增长无源的.通过数值仿真验证所提出理论方法的有效性.