一类不确定线性系统的混杂状态反馈可靠H∞控制

研究了一类不确定线性系统的混杂状态反馈可靠H∞控制问题.假设系统存在有限个备选的控制器,而系统中的执行器可能发生“严重失效”———未失效部分不能镇定原系统,因此任何单一的状态反馈控制器都不能镇定系统并使系统满足一定的H∞性能指标.基于多Lyapunov函数法,利用未失效执行器部分的信息设计混杂状态反馈控制律,通过控制器之间的切换使系统仍然满足鲁棒可靠H∞控制.相应的结果以线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出.最后以一个仿真例子说明了结论的有效性.     

一类切换系统的降阶输出反馈滑模控制

研究了一类含有非线性扰动切换系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制技术,提出了降阶输出反馈鲁棒控制策略,给出了系统的滑动模态可达条件,同时设计了该条件下各子系统的输出反馈滑模控制器,并根据李雅普诺夫函数和状态增益给出了离散切换策略,确保闭环切换系统是渐近稳定的.通过数值仿真验证了设计方法的有效性.     

拖挂式移动机器人非连续反馈镇定控制

针对拖挂式移动机器人的反馈镇定问题提出一种非连续控制方法。首先利用坐标变换和输入变换将系统变为链式系统,进而利用σ过程分析,将链式系统转换为一个线性子系统,利用极点配置设计线性子系统的渐近稳定控制律。对所提出的反馈控制律的稳定性进行了证明。仿真结果表明所提出的控制方法能够控制拖挂式移动机器人的位形以指数收敛速率稳定在系统原点。由于σ过程是一种非连续状态变换方式,系统的反馈控制律是非连续的,与Brockett定理中关于非完整系统的反馈镇定问题不存在连续时不变的控制方法的结论是一致的。     

严格反馈型随机非线性系统输出反馈滑模控制

研究了一类带有不确定性参数的严格反馈型随机非线性系统的输出反馈镇定问题,主要是采用变结构滑模控制方法(SMC)来设计镇定控制器。首先根据系统的结构和输出状态构造了随机非线性状态观测器,并针对结构参数的不确定性,采用梯度自适应调节律,然后基于系统的观测状态选择滑动模切换流形,给出了不含噪声激励的变结构控制律,并证明滑动模的可达性和闭环系统滑模运动的稳定性,最后讨论了滑模控制的抖振抑制问题。通过系统仿真,与其它鲁棒控制方法进行比较,证明了本方法不仅能够有效地镇定该类随机非线性系统,并且具有一些更好的控制性能。     

并联式运载器上升段广义超螺旋有限时间控制

针对受模型不确定和外部干扰影响的并联式运载器上升段姿态控制问题, 提出了一种基于广义超螺旋算法的自适应滑模有限时间控制方法。首先, 将姿态跟踪控制问题转化为跟踪误差系统的镇定问题, 建立了面向控制的模型。其次, 将单输入单输出(single input single output, SISO)固定时间广义超螺旋算法拓展应用到多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)耦合非线性系统上, 基于该算法设计了固定时间状态观测器和自适应滑模有限时间控制器, 利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的有限时间稳定特性。最后, 通过与传统比例-微分(proportional and differential, PD)控制器仿真对比, 验证了该方法具有更优的控制精度和鲁棒性。     

统一混沌系统的最优控制

为了实现统一混沌系统的镇定控制,根据最小值原理为统一混沌系统设计了最优控制器,该控制器能将统一混沌系统的两个不稳定的平衡点镇定;针对控制作用施加的三个不同位置,推导了最优控制的三种不同的切换控制曲线;特别是针对控制作用施加在第三个方程时因混沌系统对初始条件的极端敏感性而造成的其中一个不稳定平衡点无法镇定的情形而引入逻辑判断环节以保证控制作用的正确加入时刻进行了说明。所得到的控制规律是bang-bang控制,通过施加闭环控制后对系统状态变化和系统相轨迹投影的仿真结果证明了所建议方法的正确性。     

具有任意有界丢包的网络控制系统的预测控制

针对离散时间线性系统,研究了从传感器到控制器、从控制器到执行器都存在任意有界数据丢包时的网络控制系统的镇定问题。通过建立包含丢包所有可能性的扩展状态空间模型,将具有数据丢包的网络控制系统的镇定问题转化为同时镇定一系列模型的鲁棒控制问题。采用公共Lyapunov方法论证闭环系统的稳定性。通过将无穷时域控制作用参数化为一个自由控制作用加一个状态反馈控制律,提出了一种新的网络预测控制器设计方法。仿真实例说明了新方法的有效性。     

多智能体系统的有限时间跟踪控制

基于领导-跟随者模型研究了多智能体系统的有限时间跟踪控制问题。针对领导者状态是时变的情况,提出了一类非线性有限时间跟踪控制算法,在固定网络拓扑结构下,利用Lyapunov有限时间稳定性理论和矩阵理论分析,得到了该算法使得系统中跟随者状态在有限时间内与领导者状态达到一致的充分条件;在切换网络拓扑结构下,提出了一类有限时间跟踪控制算法,在领导者的状态是时不变的情况下,给出了该算法使得系统实现有限时间跟踪控制的充分条件。仿真实例验证了所提出两类算法的有效性。     

一类非匹配不确定离散时间系统的滑模控制

研究一类非匹配不确定线性离散时间系统的滑模控制设计问题.在滑动模面的设计中考虑了非匹配不确定性.基于线性矩阵不等式技术,给出了一种新的线性离散时间系统滑动模面的设计方法,以降低非匹配不确定性对系统的影响.借助于线性矩阵不等式求解工具,可方便地求得滑动模面.此外根据滑模控制的到达条件,给出了滑模控制器设计方法,保证系统鲁棒镇定.最后通过仿真算例说明了所给控制策略的有效性.     

一类不确定离散切换广义系统的一致有限时间稳定准则

利用Lyapunov like函数方法和线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）技术研究了一类不确定离散时间切换广义系统的一致有限时间稳定和状态反馈镇定问题。首先,在任意给定的切换规则且假定不确定参数项范数有界的情况下,给出了保证不确定离散切换广义系统一致有限时间有界和有限时间稳定的充分条件和状态反馈控制器的设计方法,然后利用Matlab中的LMI工具箱对建立的LMI问题进行求解。最后的仿真算例验证了所提方法的有效性。     

Robust exponential stabilization of uncertain nonholonomic chained systems based on visual feedback

The visual serving stabilization for a kind of nonholonomic mobile robots with uncalibrated camera parameters is investigated based on the visual feedback and the state and input transformations. The authors obtain a new uncertain model of the nonholonomic kinematic system in the image plane,which is a chained form with uncalibrated visual parameters,from the camera robotic system. A new time varying feedback controller is proposed for the exponential stabilization of the nonholonomic chained system with unknown parameters by using state-scaling and switching technique.The exponential stability of the closed loop system is rigorously proved.Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed methods.     

Finite time stability and stabilization of hybrid dynamic systems

Finite time stability and stabilization are studied for hybrid dynamic systems. By combining multiple Lyapunov function and finite time Lyapunov function, a sufficient condition of finite time stability is given for the system. Compared with the previous works, our results have less conservativeness. Furthermore, based on the state partition of continuous and resetting parts of system, a hybrid feedback controller is constructed, which stabilizes the closed-loop systems in finite time. Finally, a numerical example is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

The Exponential Stabilization of Uncertain Chained Form Systems of Mobile Robots Based on Visual Servoing

A system for a type of nonholonomic wheeled mobile robots equipped with an uncalibrated camera fixed to the ceiling is investigated. Based on the visual feedback and the state-input transformation, models of uncertain chained form systems are presented for the robot-camera systems. Then, new smooth time-varying feedback controllers are proposed to exponentially stabilize the uncertain chained system by using state-scaling and control theories for two cases. The exponential stabilities of the closed-loop uncertain systems are rigorously proved. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed strategies.     

Direct adaptive control for nonlinear uncertain system based on control Lyapunov function method

1 .INTRODUCTIONIn many applications , dynamics of the plant arepartially known,and esti mation is the key in de-signing a successful control . Adaptive control ,re-presents the means of achieving online esti mation,has been the focus of research in recent years .Classes of stabilizable uncertain systems have beenfound,and several adaptive control design proce-dures have been proposed[1 ~4].The purpose of this paper is to develop newsolutions tothe adaptive stabilization problemfor aclass …     

基于MATLAB的非完整动力学系统跟踪控制的动态仿真

本文详细阐述了如何用MATLAB进行非完整动力学系统轨迹跟踪控制的仿真。基本思想是将MATLAB中的Simulink和S函数相结合构造了非完整动力学系统的模型模块和控制器模块,将它们搭成仿真模型,其中包含了难于处理的非完整约束问题。该模型清晰地表达了系统中所有变量之间的数学关系,仿真结果表明该模型的有效性和可行性。本文为非完整动力学系统跟踪控制的仿真提供了新的途径,对非完整系统的设计和优化有一定的参考意义。     

移动机器人的快速终端滑模轨迹跟踪控制

针对基于动力学模型描述的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,给出了一种快速终端滑模控制器设计方法,该方法结合反演(backstepping)设计和快速终端滑模控制的思想,实现了非完整移动机器人全局快速轨迹跟踪控制,并且能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量简化了控制器的设计,具有直观的稳定性分析,设计方法简单。仿真结果验证了该控制器的正确性和有效性。     

欠驱动VTOL空间飞行器系统的非线性跟踪控制

研究了欠驱动VTOL(垂直上升和垂直着陆)空间飞行器在各种输入耦合时的非线性跟踪控制问题。VTOL空间飞行器是具有三个自由度,两个控制输入的欠驱动系统。首先,通过控制输入和坐标变换,系统的动力学方程被变换成二阶链式形式。其次,利用后推法(backstepping)的思想推导出保证系统渐近收敛于给定轨迹的时变反馈控制规律。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制变量和部分Lyapunov函数简化了控制器的设计。仿真结果证明了所设计控制器的有效性。     

Output-feedback control for nonholonomic systems with linear growth condition

This paper deals with the stabilization of the nonholonomic systems with strongly nonlinear uncertainties. The objective is to design an output feedback law such that the closed-loop system is globally asymptotically regulated at the origin. The systematic strategy combines the input-state scaling technique with the backstepping technique. A novel switching control strategy based on the output measurement of the first subsystem is employed to make the subsystem far away from the origin. The simulation demonstrates the effectiveness of the proposed controller.     

动态抗饱和平滑切换控制器设计方法

针对一类受饱和约束的切换系统,提出了一种动态抗饱和平滑切换控制器的设计方法。首先,基于模型依赖平均驻留时间的方法设计了平滑切换控制器,能够确保系统全局一致渐进稳定并具有一定的鲁棒性能。同时,通过引入链式切换律降低控制器设计的保守性。在此基础上,给出动态抗饱和补偿器的设计方法。将动态抗饱和补偿器设计问题转化为受线性矩阵不等式组约束的优化问题。以航天器在轨加注过程姿态控制系统为例,建立了该系统的链式平滑切换模型,上述模型能够更加准确地反映系统转动惯量的渐变特性。最后,数值仿真算例表明了所提出的控制器设计方法的有效性。