模糊-GPC串级控制在网络时延控制中的应用

为了解决网络闭环非线性控制系统中的时延问题,本文提出了一种在模糊神经网络控制的基础上结合广义预测控制(GPC)处理非线性系统网络时延的方法,建立了网络控制系统的结构模型,并分析了此模型对处理非线性网络控制系统中时延问题的有效性。在MATLAB环境下对网络控制倒立摆系统进行了仿真,通过对比模糊神经网络控制与模糊-GPC串级控制的控制效果,进一步证实了此方法对非线性网络控制系统能够实现稳定控制。     

基于回归神经网络的氧乐果合成过程建模与仿真

氧乐果合成过程具有非线性、时变和不确定性的特点，难以采用常规的建模方法建立模型。BP网络可用于非线性系统的建模，但不能很好的反映实际系统的动态特性。提出了一种静态BP神经网络加多分头延时(TDL)环节构成回归神经网络建立系统动态模型的方法，用于氧乐果合成反应温度控制过程的建模与仿真研究。结果表明，该方法建立的模型误差较小、网络泛化能力较强，能较好的反应实际系统的动态特性，从而为培训操作人员的控制水平提供了低成本的仿真手段，也为自动控制算法的研究提供了仿真模型。     

基于Takagi-Sugeno模型的磁流变半主动悬架控制

采用精度较高的Bouc-Wen模型对磁流变减振器建模,建立了包含减振器非线性动态特性的1/4车辆模型.为了解决Bouc-Wen模型给磁流变半主动悬架系统带来的非线性,通过Takagi-Sugeno模糊建模对磁流变半主动悬架系统的非线性项进行局部线性化,并利用并行分布补偿(PDC)方法求取系统的控制器.设计了与Bouc-Wen模型相结合的磁流变半主动悬架控制系统,系统仿真结果和硬件在环仿真试验验证了该方法的有效性.     

不确定网络化控制系统鲁棒故障检测

针对一类具有未知输入和模型不确定性的网络化控制系统,基于H_∞滤波器研究了系统的鲁棒故障检测问题.利用输入时滞方法,将含有网络传输时滞和数据丢包的不确定网络化控制系统建模成一类具有双加性状态时滞项的连续系统.采用Lyapunov-Krasovskii泛函方法分析了新系统的H_∞性能,并将所得结果应用于原系统鲁棒故障检测滤波器的设计,得到了滤波器存在的时滞依赖条件.最后,通过仿真验证了该方法的有效性.     

不确定非线性系统变结构模糊自适应鲁棒控制

考虑一类不确定非线性系统的鲁棒控制器设计问题,在假设系统不确定性函数结构未知的情况下,利用模糊系统对不确定性函数进行逼近,将获得的模糊系统函数作为系统不确定性界函数。在此基础上,提出了一种变结构模糊自适应鲁棒控制算法,该算法在确保系统的滑动模态超平面为渐近可达的前提下,在线对系统模型的控制增益参数和不确定性函数的界参数进行估计。最后以船舶减摇鳍非线性控制系统为例,进行了变结构鲁棒自适应模糊控制器的设计。仿真研究表明,所提出的算法是有效的。     

变采样周期网络控制系统的非脆弱保性能控制

研究了一类具有随机时延和控制器增益扰动的非线性网络控制系统的非脆弱保性能控制问题。基于变采样周期的方法,将网络控制系统建模为非线性Markov跳变系统。利用Lyapunov稳定性理论,给出了保证整个闭环系统均方随机渐近稳定的充分条件。通过线性矩阵不等式的方法,设计了一种非脆弱状态反馈控制器,在该控制器的作用下,闭环系统的能量函数值不超过一个规定的上界。仿真算例说明了所提方法的有效性。     

非线性网络控制系统的T-S模糊H∞控制与数值仿真

研究了一类非线性网络控制系统的控制和数值仿真问题.首先建立了非线性网络控制系统的连续时间T-S模糊模型.然后基于时变网络诱导时滞,分别设计了系统在无外部干扰和有外部干扰两种情形下的模糊控制器,同时以线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出了控制器存在的充分条件.最后通过数值仿真验证了以上两种情形下控制器的有效性.     

基于T-S模糊模型的网络控制系统鲁棒H∝容错控制

针对同时存在网络时延和数据包丢失的网络环境,研究了执行器故障下一类非线性网络控制系统的鲁棒H_∞容错控制问题。基于不确定T-S模糊模型描述的非线性网络控制系统模型,考虑了更实际、更常见的执行器部分失效情况。通过引入一个积分不等式,获得了此类系统的时滞相关鲁棒稳定性条件,且采用锥补线性化算法给出了此类系统的鲁棒H_∞容错控制器设计方法。仿真算例表明,对于任意容许的不确定性以及执行器故障,所设计的控制器能使系统鲁棒渐近稳定,且具有H_∞范数界。       

BTT导弹分块模型组合非线性控制器设计与仿真

提出了基于导弹非线性分块模型的组合控制方法。对于弹道倾角和弹道偏角采用动态反馈,以及对非仿射型非线性系统的处理方法,保证跟踪误差收敛。姿态角、角速度层的控制,充分考虑了导弹气动参数不确定性和未建模动态、控制量输入的不确定性。对于不确定性采用自适应反演(backstepping)变结构控制方法。对BTT导弹6DOF非线性模型的仿真结果显示了本文方法的有效性。     

动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计

研究了具有不确定时延的动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计问题.考虑小于等于一个采样周期的不确定时延,将动态输出反馈网络控制系统建模为含有不确定性的离散时变系统.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,推导出系统鲁棒控制律存在的条件,并转化为矩阵不等式表示的可行性问题,从而可利用Matlab LMI工具箱来求解,以便构造鲁棒控制律.Matlab仿真算例说明分析方法和结果是有效可行的.     

具有非匹配不确定性相似组合系统的分散鲁棒控制

针对一类具有非匹配不确定性的相似组合系统 ,基于块控原理提出了一种变结构控制设计方法。不确定项存在于各子系统的互联项中 ,可以是非线性的或时变的 ,不满足匹配条件 ,但有界 ;利用反演设计方法来处理系统中的非匹配不确定性 ,再用变结构控制方法来改善系统的性能 ;然后 ,利用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的信号为最终一致有界且系统的状态收敛于滑模超平面的邻域。最后 ,用一个仿真实例证明了所提出的方法的正确性和有效性。     

有不确定未知界的相似组合系统的变结构控制

针对一类具有不确定性的相似组合系统,提出了一种变结构控制设计方法.不确定项存在于子系统的内部及各子系统的互联项中,可以是非线性或时变的,且满足匹配条件,有界但界未知;利用自适应技术估计了系统的不确定性;利用Lyapunov稳定性定理证明了系统的状态收敛于滑模超平面.最后用一个仿真实例证明了提出方法的正确性和有效性.     

Uniformed model of networked control systems with long time delay

Feedback control systems wherein the control loops are closed through a real-time network are called networked control systems （NCS）. The defining feature of an NCS is that information is exchanged using a network among control system components. Two new concepts including long time delay and short time delay are proposed. The sensor is almost always clock driven. The controller or the actuator is either clock driven or event driven. Four possible driving modes of networked control systems are presented. The open loop mathematic models of networked control systems with long time delay are developed when the system is driven by anyone of the four different modes. The uniformed modeling method of networked control systems with long time delay is proposed. The simulation results are given in the end.     

基于LS-SVM的网络化控制系统自适应预测控制

针对网络化控制系统（NCS）中的随机时变时延,提出了一种用最小二乘支持向量机（LS-SVM）预估网络时延的方法。先将网络时延建模为非线性时间序列,再用径向基函数（RBF）作为LS-SVM的核函数,建立了网络控制系统的时延预测模型,然后用该模型预估的时延作为控制器的参数,对网络化控制系统的时延进行补偿和预测控制。仿真结果表明提出的时延预测方法,对网络控制系统的随机时变时延有较高的预测精度,根据该时延设计的控制器能使系统的输出很好地跟踪期望的输出。     

水下机器人动态系统协同建模方法研究

以水下机器人动态系统建模问题为背景,提出了基于MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真机制与动态神经网络的水下机器人动态系统协同建模方法.该方法利用在对水下机器人动态行为进行协同仿真过程中在线训练神经网络的方式完成水下机器人流体动力学建模,并以最终训练完成的神经网络及载体6自由度运动方程仿真模块一起构成水下机器人动态系统模型,具有较强工程应用前景.通过与传统建模方法比较,详细论述了协同建模方法的基本原理及其优点,并重点研究了MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真系统的设计方案和实现方法,最后,从水下机器人6自由度运动方程建模、流体动力学建模以及闭环控制系统建模三个方面研究了实现协同建模的具体方法.     

多输入多输出非线性系统的多面滑模控制

针对多输入多输出非线性系统 ,提出一种基于模糊小脑关联结构模型 (CMAC)神经网络的多面滑模变结构控制算法 ,特点是无需已知不确定性函数及其各阶导数的上界 ,证明了系统的状态及权值误差有界。与经典设计方法相比 ,所提出的方案允许非参数化不确定性。仿真实例显示了方法的有效性。     

超机动飞行的非线性鲁棒自适应控制系统研究

针对飞机模型中存在气动参数不确定性以及外界干扰等影响因素,设计了一种超机动飞行的非线性鲁棒自适应控制系统。控制系统设计过程中,模型不确定性和外界干扰由RBF神经网络在线补偿,控制律及神经网络权值自适应律由反步法得到。解决了系统中控制增益矩阵未知,同时存在外界干扰情况下的鲁棒飞行控制系统设计,并证明了闭环系统所有信号有界,系统跟踪误差和神经网络权值估计误差指数收敛到有界紧集内。对所研究的飞行控制系统进行了过失速Herbst机动仿真,结果验证了该系统在过失速机动条件下具有良好的控制性能。     

电液系统神经网络自适应控制的研究

提出一种采用神经网络非线性系统控制的结构及原理．即采用两个ＢＰ神经网络,一个用来对被控系统进行在线辨识,另一个用做非线性自适应控制器．并对具有未知外部负载干扰的电液位置伺服系统进行了动态仿真,讨论了神经元激励函数形状因子、神经网络节点数以及神经网络训练次数对控制系统性能的影响     

高速动车组列车网络控制系统仿真与建模研究

研究了高速动车组列车网络控制系统的过程数据调度及事件仲裁算法。针对高速动车组网络控制系统的特点,提出了列车网络控制系统主节点和从节点的实现算法,并利用OPNET仿真软件建立了列车网络控制系统的模型。在不同的仿真场景下运行仿真模型,通过对仿真和理论计算得到了列车通信网络协议的数据通量和端对端延时特点。针对消息数据的事件仲裁机制,通过仿真得出了不同条件下的碰撞特性。仿真结果表明了所提出方案的有效性,为实际高速动车组网络控制系统的设计和调试提供了依据。     

非线性系统的网络化控制研究

针对一类单输入-单输出仿射非线性系统的网络化控制问题,基于微分几何理论,采用精确线性化方法将非线性系统变换为线性系统;对于网络时滞小于一个采样周期且在小范围随机变化的网络控制系统,将其建模为不确定离散时滞系统,基于线性矩阵不等式设计控制器。文中给出了设计方法和步骤,通过一个仿真算例,证明了方法的正确性。