基于Backstepping的不确定非完整控制系统的镇定

非完整控制系统为本质上的非线性系统，线性控制策略对其显得无能为力．为此，把一种新颖的非线性控制方法——Backstepping应用于非完整控制系统的镇定．Backstepping以Lyapunov稳定为设计原则．系统的设计实现了系统全局指数镇定，向时具有良好的动静态性能和强的鲁棒性．最后对一定的不确定性给出了系统仿真，验证了系统设计的有效性。     

欠驱动船舶直线航迹的滑模控制方法

针对一类欠驱动水面船舶的直线航迹跟踪控制问题,考虑运动响应模型的建模误差和外界干扰力等非匹配不确定性影响,基于滑模控制理论和Backstepping法,提出了一种反步自适应滑模控制律.借鉴Backstepping法的设计思想,利用一种改进积分型的滑模控制方法和自适应技术,设计了直线航迹跟踪控制的滑模控制律,并证明该控制律保证了航迹跟踪系统的全局渐进稳定性.最后,仿真对比结果验证了所提出控制器的有效性.     

非完整控制系统镇定问题的研究

本文综述了非完整控制系统镇定问题方面的研究进展。首先介绍了非完整控制系统运动学模型、动力学模型及扩展的模型;然后重点介绍了非完整控制系统镇定问题的三大类控制律;最后说明了今后研究方向。     

非线性ODE-PDE耦合系统边界控制的局部镇定

主要考虑利用边界控制解决线性常微分方程(ODE)与非线性偏微分方程(PDE)耦合系统的局部镇定问题.通过含有核函数和向量值函数的Backstepping变换设计出控制律,同时给出了闭环系统局部指数镇定的证明.对线性常微分方程与非线性偏微分方程耦合系统进行仿真,结果表明该反馈控制律是可行的.     

带有输入时滞的Timoshenko梁系统的控制器设计与稳定性分析

为了研究输入时滞对Timoshenko梁系统稳定性的影响,镇定边界具有输入时滞和载荷的Timoshenko梁系统,利用Backstepping方法,设计了一种新的控制器来补偿输入时滞带来的影响,从而得到一个稳定的闭环系统。首先,给出一个与原时滞系统等价的无时滞系统;然后,构造一个Backstepping线性变换,并证明这个线性变换是有界可逆的;最后,通过这个变换将无时滞系统转化为一个稳定的目标系统,并设计出相应的控制器。结果表明,此无时滞系统与目标系统是等价的,其反馈控制律可以镇定原来的时滞系统。研究方法解决了输入时滞对弹性系统的负面影响,丰富了分布参数控制系统的控制器设计方法及其稳定性理论,在工程实践中具有一定的借鉴意义。     

不变流形在非完整链式系统镇定中的应用

该文研究了非完整链式系统的反馈镇定问题.针对非完整链式系统,构造了给定控制律下系统的不变流形,基于所构造的不变流形,提出了一种反馈镇定控制律的求解方法,并利用该方法求得了一个非连续时不变反馈控制律及控制律参数选择的充分必要条件,证明了所得控制律能使n维非完整链式系统各状态指数收敛于原点,求得了在该控制律作用下,非完整链式系统各状态的解析解.最后,利用仿真示例验证了所提控制律的有效性.     

基于非对称模型的水下机器人全局指数镇定

针对水下机器人的水平面镇定控制问题,提出了一种基于非完全对称(前后不对称,左右对称)模型的全局指数镇定控制方法.建立了非完全对称水下机器人的运动模型,通过设计控制输入的反馈变换,得到简化的水下机器人镇定控制系统;基于非线性反步法,设计了水下机器人速度的虚拟输入,从而实现了位置和姿态角的镇定控制;通过对虚拟输入误差的镇定设计,得到了水下机器人系统的全局指数稳定控制律,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计控制器的稳定性.最后通过仿真实验验证了所设计的反步镇定控制器的有效性和可靠性,同时通过与传统基于完全对称(前后、左右均对称)模型的水下机器人运动控制方法比较,验证了基于非完全对称模型控制算法的优越性.     

一类非线性时滞系统的自适应镇定

考虑了一类非线性时滞系统的自适应镇定问题.在一般条件下,利用Lyapunov函数和Backstepping方法设计了一个自适应状态反馈控制器,使得闭环系统全局渐近稳定,并且给出了仿真算例.     

一种非完整移动机器人有限时间跟踪控制算法

针对非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题提出了一种有限时间控制算法 .与基于非连续状态反馈的有限时间控制算法相比 ,该控制算法更适合于工程应用 .设计了 2个连续状态反馈的控制律分别渐近镇定前向角和平面坐标跟踪误差 .由此得到的闭环系统是齐次的并且具有负的齐次度 .结合齐次系统的有限时间稳定性结果和Lyapunov方法 ,证明了在这些控制律作用下 ,对满足一定角速度条件的期望轨迹 ,非完整移动机器人能够实现全局跟踪 ,并且能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹 .仿真结果表明了该方法的有效性 .     

基于NDO的高阶非线性系统自适应反推滑模控制

针对一类高阶非匹配不确定非线性系统轨迹跟踪问题,将反推控制和滑模控制相结合,设计一种基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应反推滑模控制方案.通过设计每一步的李雅普诺夫函数保证闭环系统全局渐进稳定,且跟踪误差一致且有界.设计NDO对非匹配干扰进行补偿,建立系统建模误差自适应律并引入双曲正切函数.仿真表明:闭环系统能够实现对指定轨迹的稳定跟踪,且对非匹配干扰和建模误差同时具有鲁棒性,并有效降低控制抖振.     

一类具有高阶项的时滞不确定系统的鲁棒镇定

研究一类具有高阶项的非线性时滞不确定系统的鲁棒镇定问题.在应用构造性Lyapunov-Krasovskii函数的基础上,运用backstepping迭代方法将这类非线性时滞不确定系统鲁棒镇定.     

一类随机线性系统的鲁棒自适应非线性控制设计

论文讨论了一类具有随机输入的线性控制系统的自适应鲁棒跟踪控制问题。将M.Krstic等提出的自适应非线性控制器设计方法与鲁棒控制基本原理相结合;证明了当控制系统的随机输入满足一定条件时,采用随机Backstepping自适应控制方法,能确保系统输出与参考信号误差的均方值全局有界,并能渐近收敛到一个预先任意置定的精度内。仿真实例表明这种控制器具有很好的鲁棒跟踪效果。     

一类高阶次随机非线性系统的状态反馈镇定

研究一类高阶随机非线性系统状态反馈镇定问题.结合反推技术和加权积分技术,通过适当地选取Lyapunov函数和设计参数,给出了一个自适应状态反馈控制器的设计过程.所设计的控制器保证了闭环系统是依概率全局稳定的.     

不确定组合大系统基于观测器的鲁棒分散镇定

研究一类不确定性有界，互联项满足Lipschitz条件的非线性不确定组合大系统的观测器设计和鲁棒分散镇定问题．给出了一类鲁棒观测器的设计方法以及基于此观测器受控系统的鲁棒分散镇定方法，其结果不仅效果较好(指数收敛)，而且是全局性的．最后给出一个数值例子说明结果的有效性．     

一类不确定非线性广义系统的状态反馈鲁棒镇定

研究一类不确定非线性广义系统的状态反馈鲁棒镇定问题,不确定性由增益有界的摄动函数表示.基于有广义约束条件的Hamilton-Jacobi不等式,得到不确定非线性广义系统在平衡点局部渐近稳定,且是指数1的一个充分条件.进而,给出所考虑系统状态反馈鲁棒镇定控制器的一种设计方法.     

不确定多时滞广义系统的鲁棒控制器设计

研究了针对一类不确定性多时滞广义系统的鲁棒控制问题,系统的奇异矩阵满足一定假设条件的。提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒控制器的设计方法,并证明了该鲁棒控制器可以保证原系统与其组成的闭环系统是全局一致指数稳定的。该控制器既消除了多时滞所带来的不良影响,又使系统具有很强的鲁棒稳定性,设计方法简单,求解容易。通过一个数值算例,说明了所给方法的有效性。     

一类输出反馈非线性系统的鲁棒输出调节

研究了一类具有未知非线性项的输出反馈非线性系统的鲁棒输出调节问题.与以往内模(internal model)设计的不同之处在于,由于系统未知非线性项的存在,除了外系统和对象信息外,镇定设计中产生的镇定函数也被用于构建系统内模方程;给出的backstepping算法可确保在闭环系统全局信号最终有界情况下调节输出至与零相差任意预先设定小的值.仿真结果说明了控制算法的有效性.     

不确定非线性系统的动态曲面控制

针对一类严格反馈形式的非线性不确定系统,提出了一种动态曲面鲁棒自适应控制方法.设计方案类似于backstepping方法,但该方法通过增加若干个低通滤波环节避免了backstepping设计过程中对一些特定函数的重复求导,从而解决了backstepping设计方法固有的"复杂度爆炸"问题,简化了控制器的设计,提高了方法的工程可实现性.最后通过仿真进一步验证了方案的有效性.     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

利用共同Lyapunov函数技术,研究了一类含有结构参数不确定性和未知非线性扰动的非线性切换系统的鲁棒容错控制问题·给出了各个子系统的状态反馈控制器的设计,使得闭环系统对于结构参数不确定性和未知非线性扰动具有鲁棒性,并且在任意切换下保证闭环系统是全局渐近稳定的·同时当系统的执行器失效时,通过预先给定的失效集,使得闭环系统对于所有发生在给定失效集的执行器失效,在任意切换下是全局渐近稳定的·最后用具体的例子验证了本文设计方法的可行性和有效性·