基于反步设计与LQR结合的一级倒立摆控制器设计

本文在阐述倒立摆的研究背景后,利用动力学分析方法推导出直线一级倒立摆系统的数学模型,首先采用Backstepping设计方法对摆杆子系统设计镇定控制器,这样保留了控制器中的非线性部分,使得所设计的控制器具有较强的鲁棒性。然后在局部线性化的基础上采用LQR最优控制方法设计控制器来稳定小车。最终两者结合起来,形成整个倒立摆系统的控制器。并通过仿真验证了该设计方法的有效性。     

基于Backstepping方法的一类非线性系统控制器优化设计

目的研究一类非线性系统设计的稳定控制器对参数的调节性能.方法运用Backstepping方法和线性矩阵不等式技术,将子系统所得非线性控制器和系统线性化后部分状态控制器相结合,可得到使整个非线性系统稳定的控制器.结果设计出使系统稳定的控制器,进一步对控制器参数进行调节,使系统性能满足指标要求,并给出了可调参数优化设计的算法.通过对直线型一级倒立摆系统仿真,绘制系统超调值随可调参数变化的三维曲面图、系统超调值随可调参数变化的三维曲面图、超调值和调节时间的等高线图、不同参数值对应的状态响应曲线图,验证了所提算法的可行性和有效性.结论针对一类非线性系统,设计出部分线性化控制器,不仅能镇定系统,而且参数值选取具有多样性,进而保证系统达到不同的期望性能指标.     

一类非线性时滞系统的自适应镇定

考虑了一类非线性时滞系统的自适应镇定问题.在一般条件下,利用Lyapunov函数和Backstepping方法设计了一个自适应状态反馈控制器,使得闭环系统全局渐近稳定,并且给出了仿真算例.     

一类非线性时滞系统的鲁棒H_∞控制

针对一类非线性时滞系统的鲁棒H∞控制问题,基于Lyapunov稳定性理论,运用Backstepping方法,技巧性地设计了鲁棒H∞控制器.表明了结论的有效性和可行性.     

基于Backstepping方法对不确定性Chen系统的自适应控制

基于Backstepping方法对含不确定性Chen混沌系统进行控制.当非线性Chen系统含有三个关键参数未知时,通过利用该系统的特殊性质,运用自适应控制器的设计方法,构造恰当的控制器,从而使闭环系统消除混沌并最终达到全局稳定.仿真结果验证了该方法的有效性.     

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.     

连续型模糊PID复合控制器在直流位置伺服系统中的应用

为了实现直流位置伺服系统的高速和高精度位置控制,针对实际伺服系统中存在的非线性、强耦合等各种不确定因素,提出了一种连续型模糊控制算法,以抑制各种非线性因素对被控对象的影响,同时引入传统的PID控制器,进一步改善了系统的稳态性能.通过实际运用表明,该连续型模糊PID复合控制器可以明显地提高直流位置伺服系统的动态性能和稳态精度,同时系统具有较强的适应性和鲁棒性.     

一类具有未知控制方向非线性时滞系统的输出反馈镇定

针对一类具有未知控制方向的非线性时滞系统, 利用Backstepping技术, 并引入Nussbaum增益函数, 给出了系统输出反馈镇定的构造性方案.所设计的光滑控制器使得闭环系统的所有信号有界, 且系统的状态收敛到零.     

非严格反馈非线性系统的自适应模糊控制

研究一类单输入单输出非严格反馈的非线性系统自适应模糊控制问题.基于系统函数单调递增的性质,提出了变量分离方法,并利用自适应模糊控制技术和Backstepping设计自适应模糊控制器.自适应控制器确保闭环系统的所有信号半全局有界,同时所有状态收敛到原点的一个充分小的邻域内,仿真例子验证了该方法的有效性.     

基于Backstepping设计的非线性鲁棒自适应控制

针对一类具有未知参数,未建模动态和外界干扰的不确定非线性系统,选择适当的参数对这些不确定性进行估值和补偿,利用Backstepping方法,设计了一种新的鲁棒自适应控制器.该控制器能保证闭环系统的所有信号是全局有界的,且输出的绝对值可以任意小.仿真结果表明,所设计的鲁棒控制器达到了理想的结果.     

双电机驱动伺服系统齿隙非线性自适应控制

该文以参数未知的双电机驱动伺服系统为研究对象,针对施加偏置力矩后的系统,应用Backstepping方法选择控制Lyapunov函数(CLF),设计了基于状态反馈的自适应控制策略,完全消除了齿隙非线性对系统的影响.理论分析和仿真研究表明,该方案能够保证系统稳定地跟踪参考输入,同时保证整个控制系统渐近稳定.     

一类不确定非线性系统基于SVR的Backstepping自适应跟踪控制

针对含有不确定非线性扰动项的一类非线性系统,结合支持向量回归理论,采用Backstep-ping控制方法设计自适应非线性控制器.在分析满足Backstepping设计条件的一类非线性系统结构形式的基础上,应用支持向量回归辨识并补偿系统不确定项及未知扰动,基于Lyapunov稳定性理论,选取Lyapunov函数,证明闭环系统最终一致有界,且跟踪误差指数收敛.通过对典型系统仿真分析表明,相比于径向基神经网络自适应Backstepping控制方案,支持向量回归因其内部参数由训练优化产生,不依赖先验经验及外界干预,适应性较好,对参考指令信号跟踪收敛快,稳态误差小,控制方案有效,且系统具有一定鲁棒性.     

基于LMI三级倒立摆系统的H∞鲁棒控制

倒立摆系统为典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统,且存在不确定因素.针对三级倒立摆系统中所受摩擦的不确定性,采用LMI方法,设计了H∞鲁棒控制器,给出了控制器的求解方法.仿真实验证明,控制方法具有很好的鲁棒稳定性.     

自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用

为提高控制系统的鲁棒性,增强干扰抑制能力,提出了适用于气压伺服系统的自抗扰控制器方案,并讨论了控制参数的整定.自抗扰控制器为非线性控制器,由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律3部分构成.扩张状态观测器可以实时观测系统状态和扩张状态,从而实现全状态反馈及系统不确定性和外扰的补偿控制.自抗扰控制器的设计不依赖于被控系统的精确数学模型,并对内外扰有较强的抑制能力,在整个系统工作区间都有良好的鲁棒性.仿真结果表明,自抗扰控制器对气动伺服系统模型的不确定性以及外干扰的鲁棒性较好,且具有较优的动态性能.     

电子节气门的自适应前馈-反馈复合控制器设计

针对具有复位弹簧和摩擦本征非线性特性的电子节气门系统,设计了一种自适应前馈-反馈复合控制器,以实现节气门的高精度位置跟踪控制。复合控制器由前馈控制器、非线性自适应补偿器和PID反馈控制器组成,是基于Lyapunov稳定性理论和自适应Backstepping技术推导获得的。因此,所设计的控制器既具有PID控制只使用输出位置检测信号反馈的优点,又避免了控制非线性系统时传统PID增益参数确定的标定与试凑。控制器的有效性通过仿真给出了验证。     

惯性导航中转位控制系统的自适应控制

针对未知非线性、外界干扰和参数摄动等不确定性因素对惯性导航中转位控制系统的影响,采用Back-stepping方法对转位系统进行控制.通过引入动态面技术(dynamic surface control,DSC)降低Backstepping方法设计控制器的复杂度,利用Lyapunov稳定性分析,证明了设计后的闭环系统半全局渐近稳定.仿真结果表明,当外部干扰存在非线性和不确定性时,作者所设计的控制器表现出良好的自适应性和鲁棒性,稳态精度满足惯性导航系统多位置初始对准的使用要求.     

基于加权变量模糊控制的倒立摆控制系统

针对多变量、非线性和强耦合的二级倒立摆系统,利用最优控制反馈矩阵,综合考虑小车、下摆、上摆和模糊误差信息,加权模糊控制器输入变量.设计了分别以倒立摆的小车、下摆和上摆为主控制量设计三种加权变量模糊控制器,控制二级倒立摆系统稳定.仿真研究表明,以上摆为主控制量设计的加权变量模糊控制器控制效果最佳,能够得到很好的稳定效果,收敛快、精度高,表明该方法的控制效果是最有效可行的.     

基于精确线性化理论的倒立摆系统最优控制

倒立摆是自动控制理论研究的典型实验设备,由于其具有强非线性与强耦合性,一直是先进控制算法研究的热点.文章采用了一种微分几何方法--李理论,对倒立摆系统进行精确反馈线性化,此种线性化方法使模型更多地保留了原系统主要的非线性部分,更能逼近实际系统.在此线性化模型的基础上,对倒立摆系统进行最优稳定控制设计.仿真结果表明,所提出的精确反馈线性化方法对于倒立摆系统的控制器设计是有效的.     

柔性二级倒立摆的准滑动模态控制研究

柔性二级倒立摆是一个高阶非线性强耦合的自然不稳定系统,为了对其进行稳摆控制,基于建模机理建立了柔性二级倒立摆数学模型,提出准滑动模态控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性.仿真结果表明:基于准滑动模态控制的滑模变结构控制方法能够更好地实现倒立摆稳定控制;比传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,削弱了抖振.     

严格反馈非线性系统的鲁棒自适应逆最优跟踪

针对具有未知定常参数和未知有界扰动的严格反馈非线性系统,结合参考信号,构造了误差系统,并解决了其逆最优控制问题.使用Backstepping算法,设计了误差系统鲁棒自适应逆最优控制器和参数自适应律,从而解决了原系统的鲁棒自适应逆最优跟踪问题,并给出性能估计.仿真结果表明该控制算法的有效性.