基于反馈线性化的非线性气动伺服系统跟踪控制

针对气动位置伺服系统跟踪控制中系统受压力波动、摩擦力扰动等非线性因素影响较大的特点，提出基于压力反馈线性化、摩擦力补偿的内外双环型控制算法。仿真与实验结果表明，该算法结构简便又宜于实用、跟踪精度较高，控制效果较好。     

反馈线性化在潜器悬浮控制系统中的应用

潜器在进行某些特殊作业时,需保持其悬浮状态.针对潜器悬浮MIMo非线性不确定系统,应用反馈线性化方法将复杂的非线性系统进行坐标变换为简单的伪线性系统,然后运用Lyapunov方法设计系统的控制器,设计时兼顾了系统的干扰和参数不确定部分.仿真结果表明,该控制律能够克服系统的不确定性,保障系统的鲁棒性,实现潜器悬浮定深姿态控制.     

基于反馈线性化的无人驾驶车辆横向位置跟踪控制

由于无人驾驶车辆横向运动学模型常被看作高非线性、时变的,所以这给控制方案的制定带来了较大的难度。提出了基于输入输出反馈线性化的横向位置跟踪控制方案。采用这种控制方案在车体正向和倒向开车的情况下,都得到较好的横向跟踪效果,动态特性好、稳态精度高。基于由Simulink和VRML语言建立起的三维动画仿真也说明了这一点。     

双线性系统的状态反馈预测控制

针对可输入输出(I/O)精确线性化的双线性系统,提出了一种直接的预测控制算法.这种算法应用状态反馈预测控制算法的思想,无需对双线性系统进行线性化,因而避免了线性化后再引入线性控制算法进行控制而带来的复杂运算,并且可以提高控制系统抑制未知干扰的能力,增强了系统的鲁棒性.给出了算法的使用条件和推导过程.仿真结果表明,新的算法控制效果良好.     

基于反馈线性化的船舶自动舵模糊滑模控制

针对船舶航向自动舵控制系统的非线性数学模型,应用基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统等价为完全可控型线性化模型,然后设计了滑模变结构控制器,并利用模糊控制器实现了滑模趋近律的参数自整定,设计方法简单可行。仿真结果表明,所设计的模糊滑模控制器能够快速准确地跟踪设定航向,并对参数摄动和外界风浪干扰具有很强的鲁棒性,同时消除了系统的抖振现象,优于传统的滑模控制。

Abstract：

According to the nonlinear model of ship autopilot system and using the feedback linearization procedure of differential geometry,an equivalent,fully controllable and linear model was derived via a homomorphism transformation and a fuzzy reaching law sliding mode controller was designed.The simulation results show that the controller designed here,which is superior to traditional sliding mode control,can track a desired course fast and accurately.It also exhibits strong robustness peculiarity to system uncertainties and avoiding chatting phenomenon.     

Liu混沌系统的线性反馈和状态观测器同步

Liu混沌系统是新近提出的三维混沌系统。文章分析Liu混沌系统的结构特点,设计了线性反馈同步方法和基于状态观测器的同步方法。线性反馈同步法结构简单;通过误差系统的分析,从理论上推导了系统实现同步的充分条件。基于状态观测器的同步方法对原系统结构没有特殊要求,无需求解Lyapunov函数;通过设定不同的控制参量,分析了控制参量和同步速度之间的关系。实验结果证明了两种同步方法的有效性和正确性。     

反馈线性化与滑模控制方法在汽车AMT中的应用

以汽车机械式自动变速系统(AMT)的离合器接合过程为研究对象,建立起离合器动力学系统与控制系统的数学模型,进一步应用基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统等价为完全可控线性系统,然后设计了滑模控制器。仿真结果表明,该方法比传统PID控制具有更高的跟踪精度,更快的响应速度,更强的抗干扰能力。     

导弹发射车主动油气悬架反馈线性化控制

为满足导弹行进间发射的特殊工况要求,提出了导弹发射车主动油气悬架系统新型控制策略.从导弹发射车用油气弹簧模型建立与实验验证出发,建立了主动油气悬架系统非线性模型.应用微分几何理论,通过微分同胚的变换与非线性状态反馈将原非线性系统进行全局精确线性化,并针对其设计线性最优控制算法.仿真结果表明,这种针对非线性系统的控制策略具有算法设计简单、控制效果良好等特点.     

基于模糊干扰观测器的轨迹线性化控制研究

针对一类非线性不确定系统,基于轨迹线性化控制(TLC)方法及模糊干扰观测器(FDO)技术研究了一种新的非线性控制结构。利用模糊系统具有以任意精度逼近非线性函数的能力设计FDO对未知干扰和不确定进行估计,并通过鲁棒控制项来提高系统的性能。采用Lyapunov方法,证明了跟踪误差和干扰观测误差一致最终有界。最后利用提出的控制方案针对数值算例进行了仿真验证,仿真结果表明了控制方案的有效性和鲁棒性。     

空间站姿态控制/动量管理的神经网络反馈线性化控制

考虑不确定性的空间站ACMM问题是一类较为困难的非线性控制问题.论文给出了基于神经网络反馈线性化的ACMM控制器,采用Lyapunov稳定性理论进行控制器的稳定性分析,通过考虑转动惯量偏差和转动惯量变化的ACMM仿真结果验证了该神经网络反馈线性化控制器的鲁棒性和有效性.     

基于精确线性化解耦的内置式永磁同步电机牵引系统

针对内置式永磁同步电机(inner permanent magnet synchronousmotor,IPMSM)转速与电流之间的非线性耦合问题,应用非线性微分几何理论,通过非线性状态反馈和坐标变换,实现了IPMSM牵引系统的输入输出解耦控制和完全精确线性化,将原系统分解为两个线性子系统:转速线性子系统和励磁电流线性子系统.仿真结果表明,IPMSM牵引系统解耦线性化后采用最大转矩比电流控制(maximum torque per ampere control,MTPA)比id=0控制有更大的转矩输出能力;同时,基于输入输出线性化控制设计的IPMSM牵引系统比FOC控制PI调节具有更好的动态响应和稳态误差调节特性.     

基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇MPC控制

针对船舶运动系统具有非线性、强耦合、多变量等特性,并考虑海洋环境对船舶运动影响,建立了一个能够比较全面反映船舶运动本质特性的四自由度(纵荡、横荡、横摇、艏摇)运动非线性数学模型,基于模型预测控制是一种在控制领域得到实际应用的多变量优化控制策略,设计了基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇模型预测控制(MPC)系统。在不同海情下,完成了横摇与航向联合控制仿真实验,结果表明：该控制方法鲁棒性强,既能实现精确的航向控制又能得到良好的减摇效果。     

基于混合控制策略的半主动悬架道路友好性

为提高重载车辆悬架系统的道路友好性,利用Matlab/Simulink建立基于混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性仿真模型,分析了阻尼力分配系数对车辆-路面动态载荷的影响。利用动态载荷系数、动态载荷应力因子道路友好性指标评价了具有混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性。研究结果表明,当阻尼力分配系数为0.2～0.6时可使基于混合控制策略的半主动悬架系统的具有较好的道路友好性。     

基于非线性模型的飞机自动着陆模糊控制系统设计

将非线性控制方法与模糊控制方法相结合对飞机自动着陆系统进行了设计，首先，对飞机纵向运动的非线性模型进行输入输出反馈线性化，将其等效为一个三阶线性系统，并同时实现了解耦，在此基础上，结合带优化修正函数的模糊控制规则自调整方法对变换后的三阶线性系统进行设计，最后，考虑参数摄动，对所设计的飞机自动着陆控制系统进行了数字仿真，仿真结果表明，该控制系统能有效抑制系统内部参数摄动对系统输出产生的不良影响。     

基于降维观测器的空间扫描镜控制系统设计

空间扫描镜控制系统对可靠度有较高要求,使用降维观测器观测执行电机电枢电流变量代替传感器直接测量电枢电流,设计PID控制器构成控制系统,能够有效提高空间扫描镜控制系统的可靠度.建立被控对象的状态空间模型,设计系统的降维观测器,对以PID为控制算法为基础的控制系统进行仿真实验,并对不含有观测器和含有观测器的扫描镜控制系统进行了可靠度预估.仿真结果表明,扫描镜控制系统采用降维观测器代替传感器仍能保证系统具有较高的扫描精度和良好的稳定裕度,预估结果表明含有观测器的扫描镜控制系统相比于不含有观测器的扫描镜控制系统可靠度显著提高.