Robust Control of Robotic Manipulators in the Task-Space Using an Adaptive Observer Based on Chebyshev Polynomials

In this paper, an adaptive observer for robust control of robotic manipulators is proposed.The lumped uncertainty is estimated using Chebyshev polynomials. Usually, the uncertainty upper bound is required in designing observer-controller structures. However, obtaining this bound is a challenging task. To solve this problem, many uncertainty estimation techniques have been proposed in the literature based on neuro-fuzzy systems. As an alternative, in this paper, Chebyshev polynomials have been applied to uncertainty estimation due to their simpler structure and less computational load.Based on strictly-positive-real(SPR) Lyapunov theory, the stability of the closed-loop system can be verified. The Chebyshev coefficients are tuned based on the adaptation rules obtained in the stability analysis. Also, to compensate the truncation error of the Chebyshev polynomials, a continuous robust control term is designed while in previous related works, usually a discontinuous term is used. An SCARA manipulator actuated by permanent magnet DC motors is used for computer simulations.Simulation results reveal the superiority of the designed method.     

Decentralized model reference adaptive sliding mode control based on fuzzy model

1.INTRODUCTIONIn recent years,decentralized control of interconnect-ed systems has become an i mportant and challengingtopic[1~3].However,it is usually difficult to modelthe systemexactly due to the complex real environ-ment.In the past several years,active research hasbeen carried out in controller design based on univer-sal approxi mators,such as fuzzy control and neuralnetwork control[4~6].For a class of SISO nonlinearsystems,adaptive fuzzy control approaches were pro-posed based on …     

3-DOF混联拟人臂动力学建模与迭代学习控制

采用Lagrange方法建立了一类新型3P6R平面3-DOF串-并混联拟人臂的标称动力学模型。针对该机构的重复轨迹跟踪问题,考虑其不确定性,充分利用其已知动力学部分,提出了一种集中参数自适应-闭环迭代学习控制器。在每个迭代周期内采用自适应算法学习由未建模动态、外部干扰及摩擦力等多种因素造成的集中不确定性上界,进而逐次补偿由其造成的误差;闭环变系数迭代学习算法保证了该系统在迭代域内收敛,实现了完全轨迹跟踪。严格的证明及仿真结果验证了此控制器的有效性。     

实现混沌系统同步的自适应变结构观测器方法

针对一类状态不能全部测量且含有不确定项的混沌系统,采用自适应滑模变结构观测器方法,设计了相应的控制律和自适应律,实现了混沌系统的同步控制。所给控制策略,不仅对参数变化和噪声干扰具有很强的鲁棒性,而且不需要已知不确定项的上界,也不需要串联惯性滤波器。理论分析与仿真结果表明了该方法的有效性。     

一类模糊时滞系统自适应跟踪控制与仿真

基于T-S模糊模型和变结构控制策略,研究了一类带有参数不确定项的模糊时滞系统自适应输出跟踪问题。首先利用变结构控制理论选择滑动模,根据李雅普诺夫方法,提出了一种自适应变结构控制策略。利用自适应策略的目的在于克服扰动的未知上界,使设计的控制器满足可达条件。该方法确保系统的运动轨迹在有限的时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上。其次根据ISS理论和LMI方法研究了系统状态全局有界的充分条件。最后,通过仿真实例验证了所提方法的正确性和有效性。     

直接力导弹的模型参考自适应滑模控制器设计

针对导弹直接力/气动力复合控制的特点,提出了一种基于参考模型的自适应滑模控制方案.该设计方法针对系统所存在的不确定性,在滑模控制中引入了自适应参数调节律和模糊控制规则,采用自适应律逼近模型摄动和外界干扰的上界,采用模糊调节律有效减弱了一般变结构控制系统的抖颤问题,既进一步增强了系统的鲁棒性,又提高了自适应参数收敛过程中的跟踪精度.仿真结果表明,所提出的控制方案对机动指令具有较好的跟踪效果,适用于直接力/气动力复合控制导弹的控制系统设计.     

Output feedback adaptive control of multivariable nonlinear systems using Nussbaum gain method

1. INTRODUCTION Output feedback adaptive control of single input and single output (SISO) nonlinear systems with unknown constant parameters has been well developed via backstepping design[1]. In order to achieve asymptotic tracking of a known reference trajectory, a restrictive assumption is the sign of the high frequency gain to be known. Some results for relaxing this assumption have also been proposed [2]. It has been shown that if the sign of the high frequency gain is unknown, the …     

基于RBF神经网络的鲁棒滑模观测器设计

针对非线性不确定性系统,提出一种鲁棒滑模观测器。所提出的鲁棒滑模观测器通过滑模与相应的控制策略来实现。设计参数的选取不需要求解大量方程,同时能保证对系统的非线性不确定性具有鲁棒性,系统中不确定性的上界值采用RBF神经网络进行自适应学习。通过设计滑模,可以调整观测器跟踪系统状态的收敛速度,使状态估计达到预期的指标。仿真结果验证了提出方法的有效性。     

具有预设性能的近距离星间相对姿轨耦合控制

针对存在系统不确定性和外界干扰的接近绕飞阶段跟踪航天器相对目标航天器的姿态与轨道一体化控制任务,设计了一种具有预设性能的鲁棒反演控制器。该控制器能预先设计系统的稳态与暂态性能,保证相对姿轨跟踪误差满足预先设计的性能指标要求;为避免传统反演控制方法中存在的“微分膨胀”问题,引入滑模微分器对虚拟控制量的导数进行估计;同时利用自适应控制技术估计不确定模型参数及包含滑模微分器估计误差和外界干扰的集总干扰上界,并引入鲁棒补偿项处理这些不确定性带来的影响。理论分析证明所设计的控制方法能保证相对姿轨跟踪误差满足预设性能指标要求,仿真结果验证了所设计控制方法的有效性。     

三维自适应有限时间超螺旋滑模制导律

针对导弹以固定终端攻击角拦截机动目标的制导问题,提出一种三维自适应有限时间超螺旋滑模制导律.首先,利用相对运动质点模型将三维制导问题转换为二阶视线角系统的控制问题.其次,构造一种多变量非奇异的快速终端滑模面,结合改进型超螺旋算法,设计了有限时间超螺旋滑模制导律.同时,通过参数自适应增益实时在线估计目标机动引起的外部扰动...     

一类厂商业务量决策模型的改进及复杂性研究

参与人出于财务、生产能力、谨慎等方面的考虑,通常会对其业务量作一定限制,以避免其业务量过高或过低.考虑到这一情况,对有限理性的Bischi模型进行改进,对参与人每期的业务量加下限或(和)上限的限制,使之更符合实际.以添加下限为例,对改进后模型的动态性进行分析并与原模型进行对比.从分析中可以看到,下限在一定范围内取值时模型仍出现复杂的混沌行为,但与原模型有显著差别.在下限的取值达到一定程度时,模型的混沌现象会消失,出现稳定的周期行为.这个结果说明参与人可通过给状态变量加下限的方法来预防或抑制某些经济系统中的混沌.     

基于观测器的非线性系统执行器死区故障的自适应跟踪控制

研究了一类具有不对称执行器死区故障的非线性系统的跟踪控制问题。基于扩张观测器,提出了一种新的自适应跟踪控制方法。取消了系统所有状态完全可测的限制。在死区模型所有参数以及系统非线性不确定项上界均未知的情况下,所设计的自适应控制器可以很好地消除执行器死区故障的影响,保证跟踪误差有界。仿真结果表明该方法的有效性。     

调整时间与顺序相关的flowshop调度的精确算法

调整时间与顺序相关的流水车间调度问题（flowshop scheduling with sequence dependent setup times,FSSDST)在过程制造业中有着广泛的应用背景，是一类比较复杂的调度问题，对目标函数是最小化最大流程时间（makespan)的同排列流水车间FSSDST调度问题进行了研究，建立了FSSDST的混合整数线性规划模型（MILP），提出了两种确定原问题的下界方法：（1）按照第m台机器（最后一台机器）定界；（2）按照全部机器定界，根据这两个下界，提出并实现了分支定界算法，为了提高分支定界算法的效率，提出了两种改进上界的策略：（1）改进初始上界法；（2）改进动态上界法，实现了上述所有算法，并通过随机产生的例子获得了各种算法的性能。     

Actuator fault diagnosis of time-delay systems based on adaptive observer

1 .INTRODUCTIONOwingtotheincreasing demandfor highreliabilityinmany industrial processes , much attention has beenpaid to the problem of fault detection and diagnosis(FDD) in dynamic systems over the past twodecades. Fruitful results can be found in Refs .[1 ~3] .It is well known that faults in a dynamic systemcan take many forms . They can be actuator faults ,sensor faults ,unexpected abrupt changes of some pa-rameters or even unexpected structure changes[4 ,5].The purpose of detection…     

OFDM信号峰平功率比的一种简单的分布边界

假设基带OFDM信号为一带限复高斯过程,研究了带限OFDM信号峰平功率比(PAPR)的分布。基于越幅率理论提出了带限OFDM信号PAPR分布的一种简单闭合形式的上边界。针对一个16QAM-OFDM系统,对不同子载波数的PAPR分布进行了蒙特卡罗仿真,以验证所提出的上边界的紧密性。仿真表明,当子载波数大于64时,该上边界是紧密的。     

单周期产品两层供应链的合作行为分析

研究了单周期产品市场需求不确定情况下的两级供应链的合作问题，并用市场需求不确定性的变异系数来描述其不确定性．证明了在按期望收益乘积最大化进行合作博弈并按合作贡献率进行收益分配的合作机制下，生产商和零售商的收益和非合作时相比都得到了增加，且增加的收益相等；这时零售商的最优订购量等于供应链纵向整合时的最优订购量，对应的供应链期望总收益等于供应链纵向整合的最优期望收益．研究还发现当市场需求满足正态分布和Beta分布时，当且仅当变异系数不超过一个上界时生产商和零售商的合作博弈存在均衡解．     

鲁棒自适应输出跟踪控制在船舶操纵中的应用

针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型，将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合，提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略，实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够通过设计参数而得到保证，且可克服控制器奇异值问题。设计过程及数字仿真结果均表明，所设计的自适应非线性跟踪控制器对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。     

一类非线性系统的自适应模糊滑模定位控制

针对一类由多子系统组成的,具有建模误差和未知不确定性的多变量非线性系统,提出了一种自适应鲁棒定位控制方案。分别在系统数学模型已知或未知的情形下,通过对不确定性的未知范数界描述,基于Lyapunov理论和Barbalat引理,给出了滑模鲁棒控制器的综合设计方法及其自适应控制律,保证整个闭环误差系统的稳定。该方法减少了对系统模型精确度的依赖,避免了传统方法对不确定性的人为预估行为。最后,通过船舶动力定位系统的控制仿真表明了本方法的有效性。     

精馏塔极小极大鲁棒非脆弱控制的研究

将极小极大控制器的设计应用于精馏塔模型。考虑系统和控制器同时含有不确定性,利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法和Lyapunov稳定性理论,设计了鲁棒且非脆弱的极小极大控制器。考虑不确定性对系统破坏最大的情形,分别给出含有加性和乘性干扰增益的控制器存在条件。引入凸优化算法,求解使闭环系统渐近稳定且性能指标上界最小的最优控制器参数。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的鲁棒性和非脆弱性。