具有时变时延的不确定非线性系统的跟踪控制

针对一类具有时变时延的不确定非线性系统的跟踪控制问题,利用扩张状态观测器估计系统中具有时变时延的未知项。对于在反推技术中出现虚拟控制的导数,采用非线性跟踪微分器对其进行跟踪,设计实际控制器以使闭环系统中的状态及部分跟踪信号收敛于原点邻域。仿真结果验证了该方法的可行性。     

基于反双曲正弦函数的自抗扰控制器

利用反双曲正弦函数分别设计了三阶跟踪微分器和三阶扩张状态观测器,并利用该函数和设定输入的二阶微分信号设计控制律,从而构造了一种新型自抗扰控制器.通过李雅普诺夫函数证明了自抗扰控制系统在平衡点处渐近稳定.仿真实验表明,采用该自抗扰控制器的二阶系统能有效抑制内部和外部非线性扰动的影响,实现对方波信号和正弦信号的高精度跟踪,同时,扩张状态观测器能较准确地估计系统内部和外部扰动信号.     

非匹配不确定非线性系统的滑模跟踪控制

在非匹配不确定非线性系统中,系统状态之间无通常的积分关系,从而无法得到系统状态的各阶导数,因此,那些其于系统状态各阶导数的滑模控制方法也就无法实现,为此,在利用多级滑模观测器对系统状态的各阶导数进行估计的基础上,针对非匹配不确定非线性系统,采用合成输入这一概念来构造滑动面,将其选取为跟踪误差及其积分、微分的线性组合,利用Lyapunov方法对滑模控制律进行设计,以实现滑动模,进而实现此类系统的跟踪控制,设计过程同时也证明了,利用多级观测器,该滑模控制方法对非线性不确定性因素具有鲁棒性,闭环系统在有限时间进入滑动模态,仿真算例证实了该方案的可行性。     

具有时变时延的不确定非线性系统的跟踪控制

针对一类具有时变时延的不确定非线性系统的跟踪控制问题,利用扩张状态观测器估计系统中具有时变时延的未知项。对于在反推技术中出现虚拟控制的导数,采用非线性跟踪微分器对其进行跟踪,设计实际控制器以使闭环系统中的状态及部分跟踪信号收敛于原点邻域。仿真结果验证了该方法的可行性。     

一种高稳快速跟踪微分器及其应用

研究了一种高稳快速跟踪微分器,实现快速跟踪目标信号和精确求解目标信号的微分信号,并将其应用于卫星天线的姿态控制.以有界扰动二阶系统为研究对象,设计了一种新的非光滑控制器,证实了这种控制器的稳定性、快速收敛性和强扰动抑制能力;结合非光滑控制器和非线性跟踪微分器设计了一种新的高稳快速跟踪微分器（HSSTD）,证明了这种跟踪微分器的稳定性,验证了这种跟踪微分器可以快速准确地跟踪目标信号并精确求取目标信号的微分.将所研究的高稳快速跟踪微分器应用于移动卫星天线的姿态控制,实验证实了这种跟踪微分器可以实现天线姿态的快速稳定控制,保证天线与目标卫星间的稳定通信.      

柔性关节机械臂的自抗扰预设定有限时间跟踪控制

针对一类具有模型不确定、未知非线性函数以及外部扰动的柔性关节机械臂系统,基于backstepping设计方法、自抗扰技术、预设有限时间性能函数,提出一种自抗扰预设定有限时间跟踪控制器的设计方法.该方法使用扩张状态观测器估计带有不确定性的未知函数,并使用跟踪微分器获得虚拟控制的微分信号来避免微分爆炸.控制器设计中使用预设有限时间性能函数,使机械臂系统的跟踪误差在一个指定的有限时间内按预设定的动态性能收敛到原点附近的小邻域内,且保证闭环系统所有信号一致最终有界.采用自抗扰策略使控制器具有很强的抗干扰性能.仿真结果验证了所设计控制器的有效性.     

一类最小相位随机非线性系统的输出反馈控制及扰动抑制

对于一类具有模型不确定性的最小相位随机非线性系统,研究输出反馈控制使闭环系统状态响应对噪声具有扰动抑制作用,并且无噪声时闭环系统是随机渐近稳定的.首先假设模型系统中的一个子系统随机输入状态稳定,并且系统的漂移项与扩散项分别依赖于该子系统的状态和输出信号,在此假设前提下设计一个降阶观测器,得到一个等价系统,再由递推的方法得出等价系统的输出反馈控制律,使得最终得到的闭环系统对噪声方差是输入状态稳定的.     

线性跟踪微分器及其在状态反馈控制中的应用

目的 给出线性跟踪微分器的设计方法,并研究将其用于控制系统状态反馈的效果。方法 利用积分器反馈方法,给出了α阶线性跟踪微分器（可实现对微分信号的α阶静态无差跟踪）及γ阶强跟踪微分器（可直接获得待微分信号的Ｉ￣γ阶微分估值）两种线性跟踪微分器设计方案,并将其用于直接获取状态及进行状态反馈控制的仿真研究。结果与结论 结果表明只要合理地选择跟踪微分器的类型及参数,无论对线性系统还是非线性时变系统,这一方     

变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制器设计

提出了一种变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制算法,用以提高分数阶系统的性能;在变论域自适应模糊控制的设计中,引入分数阶扩张状态观测器和分数阶跟踪微分器;在变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制中,利用分数阶跟踪微分器将输入信号转化为平滑跟踪和高质量差分信号,用扩张状态观测器获取每个状态变量的估计值、不确定性的实时动态模型以及外部扰动．为了消除稳态误差,提高控制精度,提出了可变值域的扩张状态误差积分;将变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制算法和分数阶自抗扰控制 (FADRC)算法对典型的分数阶系统进行仿真,验证了所提方案的优越性和有效性．      

高阶无差跟踪微分器的串联系统

针对传统跟踪微分器只能实现输入信号的一阶无差跟踪问题,以α阶线性跟踪微分器为基础,通过系统的串联表示,提出具有α阶无差度的三阶线性跟踪微分器.具有α阶无差度的三阶跟踪微分器的最小实现维数为2α,通过此最小实现可以直接得到输入信号的估计值及各阶微分信号.仿真实验表明,该微分器能无差跟踪高阶输入信号,提高系统的跟踪精度.     

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.     

有源静电轴承的滑模控制

为了提高有源静电轴承系统对外部扰动与参数变化的抑制能力,分析了被控系统模型的非线性和不确定性,针对存在的不确定性设计了滑模控制器以提高系统的鲁棒性,并通过引入边界层来抑制非线性控制带来的抖动问题。对滑模控制系统的性能进行了测试,并与采用滞后-超前校正下的系统性能进行比较和分析。实验结果表明,在静电轴承系统中采用滑模控制方法,能够显著增强系统在中频和低频段的力扰动抑制能力,提高对系统参数变化的鲁棒性。     

板宽板厚多变量系统的自抗扰解耦控制

针对精轧的板宽板厚多变量系统具有强耦合、大时滞、不确定性、干扰因素多、非线性等特点,应用自抗扰控制(ADRC)静态解耦和扩张状态观测器(ESO)动态解耦技术,给出一种多变量系统的ADRC解耦设计方案. 为提高时滞对象的快速性,设计了一种去掉跟踪微分器(TD),由ESO和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)两部分组成的ADRC,其中NLSEF改用非线性函数实现,ADRC阶次比常规方法低一阶. 仿真结果表明,该控制方案不仅解耦效果好,而且对模型的不确定性和外部扰动具有较好的鲁棒性和适应能力.     

An adaptive strategy for controlling chaotic system

This paper presents an adaptive strategy for controlling chaotic systems. By employing the phase space reconstruction technique in nonlinear dynamical systems theory, the proposed strategy transforms the nonlinear system into canonical form, and employs a nonlinear observer to estimate the uncertainties and disturbances of the nonlinear system, and then establishes a state-error-like feedback law. The developed control scheme allows chaos control in spite of modeling errors and parametric variations. The effectiveness of the proposed approach has been demonstrated through its applications to two well-known chaotic systems : Duffing oscillator and Rǒssler chaos.     

三角形式非线性离散系统自适应神经网络控制

针对一类控制输入为三角形式的多输入多输出离散非线性系统,提出了基于反步法的自适应神经网络控制方法.由于该系统的控制输入为非仿射形式,不能采用反馈线性化的方法设计控制系统;因此,首先采用隐函数定理证实了能够使系统输出跟踪期望轨迹的理想控制输入的存在性,并构造了理想的控制输入.利用高阶神经网络估计这些控制输入,提出了基于反步法的自适应神经网络控制方法.证明了所提出的控制方法能够保证闭环系统的所有信号半全局一致最终有界,并通过仿真验证了该方法的有效性.     

一类非线性系统的模糊滑模控制

对一类不确定非线性系统，提出了一种基于模糊逻辑的连续滑模变结构设计方法。由于使用模糊逻辑控制，平滑了切换信号，避免了滑模控制所固有的颤动现象。仿真结果表明，文中所提出的控制方法，对模型不确定性和外来扰动具有较强的鲁棒性。     

基于鲁棒微分器的全阶非奇异终端滑模再入姿态控制

针对飞行器再入段的强耦合和非线性的问题,提出了一种基于鲁棒微分器（robust exact differentiator,RED）的全阶非奇异终端滑模控制（full-order nonsingular terminal sliding mode control,FONTSMC）方法.首先,设计了一种新的全阶非奇异终端滑模函数,保证在控制器中不存在带有分数次幂项的状态量的导数,同时证明了跟踪误差可以在有限时间内收敛到0;然后,针对该滑模运动方程存在误差二阶导数的特殊情况,引入了超螺旋算法（super-twisting algorithm,STA）作为鲁棒微分器（RED）,避免了由直接采用普通微分器引入的干扰噪声.进一步为了避免滑模控制的抖振问题,采用边界层技术与低通滤波技术共同消除控制量的抖振.最后,仿真结果验证了所设计的控制器可以实现有限时间姿态跟踪控制,且具有较好的鲁棒性.      

具有扰动观测器的改进SMITH预估控制

为提高SMITH预估控制的鲁棒性,以适应控制对象模型不确定性,提出一种具有扰动观测器的改进控制方法,同时给出基于ITAE准则(即时间乘绝对误差积分准则)的PI(比例积分)控制器参数整定公式。把外扰和模型不确定性都看作外部扰动,通过扰动观测器进行估计,从而达到把纯滞后环节置于闭环之外的目的。仿真结果表明:在被控对象具有模型不确定性的情况下,该控制方法与SMITH预估控制相比,在设定值跟踪和扰动抑制方面均具有较好的控制性能,提高了系统的鲁棒性。     

一类混沌系统的自适应滑模变结构控制

从一类更广义的非线性混沌系统出发,以Lorenz系统为例研究了混沌系统的控制问题。设计了一种自适应滑模变结构控制律,用该控制律,即使系统存在输入饱和及外部扰动,也可以将混沌系统的状态渐近稳定到任意指定平衡点。数字仿真表明,其控制效果极好。