一类不确定系统的鲁棒H^∞控制器设计

考虑了在实际中具有工程背景的一类具有非线性不确定性的系统的鲁棒Ｈ＾∞控制器设计问题,此类系统的非线性不确定性可由与状态变量有关的范数有界条件描述。对于由此类系统表示的控制对象,首先给出了判断鲁棒渐近稳定和Ｌ２增益有限的充分条件;而后分别针对状态反馈和输出反馈的情形提出了非线性Ｈ＾∞控制问题的可解条件,最后给出了基于线性矩阵不等式的Ｈ＾∞控制器设计方法。     

一类高阶随机非线性系统的鲁棒干扰抑制问题研究

本文研究了具有不确定结构的随机高阶下三角系统鲁棒控制问题,对这类问题采用幂积分器的方法结合积分反推的思想给出一个光滑控制器使得系统的解最终趋向于原点附近任意小的邻域,并对具有外部干扰时设计了一个光滑控制律实现鲁棒干扰抑制。     

随机非线性系统的最小阶状态观测器及输出反馈镇定控制设计

对一类具有不可观测状态、未建模动态特性和随机干扰的单输入多输出随机非线性系统, 给出了最小阶状态观测器和输出反馈镇定控制器的设计方法. 基于所设计的最小阶状态观测器, 给出了系统全部状态的估计, 分析了状态估计误差的收敛性. 进一步, 结合Back-Stepping法, 构造性地设计出了输出反馈镇定控制, 给出了闭环系统全局渐近稳定和概率意义下有界稳定的充分条件.     

基于非线性自适应神经网络的刨煤机刨头位置控制系统

由于多种因素影响刨煤机刨头位置的控制,本文提出了一种基于非线性自适应神经网络的刨煤机刨头位置控制系统,该系统采用了多传感器数据融合的方法,并将其应用在前馈反馈自适应神经网络中,其结果表明,与常规PID系统相比该系统能够消除静差从而更好地跟踪参考曲线。     

一类不确定线性系统的输出反馈鲁棒重复控制设计

重复控制将人类的学习机制引入控制系统,并在许多领域中得到广泛的应用。文中针对一类具有时变结构不确定性的线性系统,研究基于输出反馈的鲁棒重复控制系统设计问题。为了能精确地描述重复控制的特性,建立起能够独立调节重复控制过程中的连续控制行为和离散学习行为的连续/离散二维混合模型,以线性矩阵不等式(LMI)形式给出重复控制系统鲁棒稳定的充分条件,并利用该稳定性条件进行重复控制系统的参数设计。最后用数值仿真验证了文中所提方法的有效性。     

一种基于约束力的鲁棒的编队卫星构形非线性控制方法

提出了一种基于约束力思想的鲁棒的编队卫星构形精确保持的非线性控制方法.该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方程,确定编队卫星构形保持的非线性控制律.针对微分代数方程传统求解方法对误差敏感,相应的约束力控制法鲁棒性差的缺点,提出了编队卫星构形约束违约修正的方法,通过适当地选择违约修正因子,有效地抑制了编队卫星初始化、参考卫星轨道确定、相对动力学建模等误差的影响,提高了约束力控制法的鲁棒性。     

一类具有不确定控制系数和依赖于不可测状态增长非线性系统的全局输出反馈镇定

研究了一类具有不确定性控制系数和依赖于不可测状态增长非线性系统的全局输出反馈镇定问题．主要由于不确定控制系数,该问题一直没有解决,其主要困难是源于惯用高增益观测器的无效性．文中通过引入适当的状态变换和全新的、基于高增益K-滤波器状态观测器,成功地给出了该类系统的输出反馈控制器的反推设计方法,并且证明了闭环系统的渐近稳定性可由控制参数的适当选取来保证．     

一类非线性奇异Hamilton系统的H_∞控制

文中研究了一类非线性奇异Hamilton系统的稳定性和H_∞控制问题.基于该系统的结构特征,首先应用严格系统等价理论将该系统等价地转化为非线性耗散Hamilton微分代数系统,接着在此耗散形式下,研究非线性奇异Hamilton系统的稳定性问题并设计它的H_∞控制器,最后给出一个非线性电路系统的仿真实例.     

广义Hamilton系统的观测器及基于观测器的H∞控制设计

研究广义Hamilton系统的观测器设计和应用问题. 首先, 根据广义Hamilton系统的结构特性, 提出一种新的观测器设计方法: 扩张+反馈法. 基于该方法, 文中设计了两种观测器, 一种是针对系统结构中不含参数摄动的情况而设计的; 另一种是自适应观测器, 则是针对系统结构中含参数摄动的情况而提出的. 然后, 运用所得到的观测器研究广义Hamilton系统的基于观测器的H∞控制设计问题, 给出一种新的设计方法. 最后, 把得到的结果应用于电力系统, 给出单机无穷大系统的状态观测器和基于观测器的H∞控制方案. 仿真结果表明, 所提出的方法是非常有效的.     

50 GHz宽带采样电路相位误差及其不确定度的精确鲁棒估计

在50GHz宽带采样示波器的内部采样电路SPICE仿真模型的基础上,分析了内部采样电路产生相位误差的原因;定义相位误差为NTN(nose-to-nose)校准方法所获得的采样电路冲击响应相位与电路真实冲击响应相位之间的偏差,并给出了相位误差的计算方法,得出在50GHz时仿真的默认采样电路模型的相位误差为7.03°;逐一改变模型的各个参数,研究这些参数与相位误差之间的关系,在各个参数不确定度均为10%的前提下,分别量化分析采样电路每个元件参数的变化对相位误差的影响;在此基础上按照使相位误差增大或减小的趋势同时改变全部元件参数,可获得相位误差的上限和下限.基于B类估计理论,将这些参数的影响加以综合,得出模型相位误差的不确定度为1.34°.这一结论在国际上尚属首次提出,可直接应用到大信号网络分析仪简称LSNAs(large signal network analyzers)的50GHz带宽的相位校准中,具有极高的实用价值.     

具有双控制输入通道高阶不确定非线性系统控制设计

本文研究了一类高阶不确定非线性系统的全局渐近稳定控制设计问题.不同于现有结果,本文所研究的高阶非线性系统具有两个控制输入通道,即控制输入直接作用于两个一维子系统.这导致已有的控制设计方法不能或难以用来解决该类控制设计问题,因此,寻求新的控制设计方法,用以解决多控制输入通道高阶非线性系统的控制设计问题,是一个很有意义的研究课题.本文首先引入一个有效的反馈变换,从而在非线性系统满足适当假设条件下,成功地将该类系统的控制设计问题转化为规范的单控制输入通道情况下的控制设计问题.进而借助于已有结果,特别是增加幂次积分方法,给出所研究非线性系统的全局渐近稳定控制器的设计方法.尽管本文所研究的系统是具有多控制输入通道高阶非线性系统的特殊情况,所得结果具有一定的局限性,但对更一般情况具有借鉴和指导作用.最后,仿真算例验证了本文理论结果的有效性.     

非线性系统的变论域稳定自适应模糊控制

采用变论域自适应模糊控制实现一类非线性系统的稳定自适应控制. 首先用积分调节原理设计了作用于推理后件的伸缩因子, 对于一阶非线性系统进行了仿真实验. 然后用Lyapunov方法证明了变论域自适应模糊控制是稳定的自适应控制, 对于二阶非线性系统进行了仿真实验. 此外提出符号因子方法, 它大幅度扩展了系统的稳定域并提高了鲁棒性.     

随机不完整系统的自适应鲁棒控制

研究方差未知的随机扰动作用下的链式不完整系统．目标是采用不连续控制和选择控制方法设计概率意义下的准全局自适应渐近控制器u0和u1．对于x0子系统，分别在x0（t0）=0和x0（t0）≠0两种情况下，设计选择控制器U0以保证其准全局渐近稳定．对于（x1，x2，…，xn）子系统，首先给出不连续控制的状态变换技术，然后根据X0子系统不同初始状态下的控制器u0，通过反步技术设计使（x1，X2，…，xn）子系统准全局渐近稳定的不连续反馈自适应控制器u1．给出选择控制器的设计过程，仿真结果证明设计的控制算法的有效性．     

输入输出通道有干扰的MRAC系统的变结构控制

对具有未建模动态及输入输出通道上存在干扰的MRAC系统,仅应用系统的输入输出量测数据给出了一种变结构模型参考自适应控制(VS-MRAC)设计机制. 系统的已建模部分阶的上界是未知的且有大于1的相对阶. 通过引入辅助信号和带有记忆功能的正规化信号,以及适当选择控制器参数,该变结构控制器能保证闭环系统的全局稳定性,且跟踪误差能够任意小.     

有限区间非线性系统的重复学习控制

迭代学习控制方法存在初始定位误差问题;重复控制方法要求被学习量满足周期性条件,而实际中存在不满足这一要求的场合.重复学习控制不要求初始定位操作,被学习量仅需满足重复性条件,它回避了迭代学习控制中初始定位误差问题,推广了重复控制的适用范围.针对较为广泛的一类在有限作业区间上重复运行的非线性系统,文中提出重复学习控制方法.利用一类非线性时变控制系统的Freeman公式,设计标称系统的镇定控制器.分别针对部分限幅和完全限幅学习两种情形,证明了限幅学习下的系统稳定性与收敛性.理论结果表明,文中所提出的重复学习控制方法在处理时变参数不确定性方面是有效的.     

基于拉格朗日系统中约束力思想的编队卫星构形非线性控制方法

借鉴经典动力学中约束力的思想,提出了一种编队卫星构形精确保持的非线性控制方法．该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方程,确定编队卫星构形保持的非线性控制律．由于借鉴了约束力的思想,该方法自然地利用了编队卫星动力学系统的力学特性,具有节省能量和高精度的特点．通过对线性和非线性条件下空间圆编队卫星构形保持问题的仿真,验证了提出的非线性控制方法的这些特性．     

约束切换非线性系统给出初始稳定区域的预测控制设计

有约束切换非线性系统的稳定控制是一个重要的研究问题．通常的预测控制方法可以很好的处理约束问题并使得系统稳定,但一般首先假设其中的优化问题初始可行,而对于初始稳定区域并没有具体的描述．本文针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统,提出了一种混合非线性预测控制方案．其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器,设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器,以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定;对整个切换系统,基于状态估计,设计在各组件间平稳切换的切换律,以保证整个闭环系统的渐近稳定性．最后通过对一个化工过程实例进行仿真,验证了本文所提控制器的有效性．     

基于Hamilton函数方法的非线性微分代数系统反馈控制

基于Hamilton函数方法研究了一类非线性微分代数系统的镇定和H∞控制问题. 首先结合非线性微分代数系统内在的广义能量平衡特性提出了一种新的耗散Hamilton实现结构. 基于该结构, 对不存在外部扰动的非线性微分代数系统设计了镇定控制器, 对存在外部扰动的非线性微分代数系统, 证明了其L2增益分析问题可以归结为广义Hamilton-Jacobi不等式的求解问题, 并给出了H∞控制器的构造方法. 所提出的非线性微分代数系统的镇定和鲁棒控制器设计方法能充分利用非线性微分代数系统的结构特点, 所设计的控制器形式简单, 易于实现.     

包含有界切换增益的空间惯性传感器输出调节积分模型参考自适应控制

基于输出调节的多变量模型参考自适应控制(model reference adaptive control, MRAC)用于解决系统状态不可直接获取时,多变量系统向参考系统的稳定输出跟踪问题.在空间引力波探测航天器内部惯性传感器静电悬浮控制中,考虑到其作为航天器平台惯性基准的稳定需求,双质量块动力学中存在的不连续干扰影响,以及应对不同工作模式的瞬态切换,提出一种基于积分输出调节MRAC的静电悬浮控制方案,引入有界的切换自适应校正增益及自适应积分修正项,用于系统不连续情况下的抗输入饱和、瞬态抑制及惯性传感器非敏感轴各自由度向参考状态的稳定逼近.基于Filippov集与广义梯度的Lyapunov分析验证该方案下,不连续系统中各闭环信号的收敛性,数值仿真验证样例空间引力波探测航天器中,作为关键载荷的双质量块空间惯性传感器各非敏感轴自由度针对位移噪声及残余加速度及切换瞬态的良好抑制效果.     

不确定离散系统的鲁棒l2-l∞及H∞滤波新方法

要 基于一个新的鲁棒稳定条件, 提出了依赖于参数的凸多面体不确定离散时间系统的鲁棒l₂-l_∞及H_∞性能新判据. 利用该判据, 采用线性矩阵不等式技术推导了此类系统的鲁棒滤波新方法. 该方法通过求解一个凸优化问题设计稳定的全阶滤波器, 使相对于所有能量有界的外界扰动信号, 滤波误差系统的l₂-l_∞或H_∞性能指标小于一定值. 与已有的基于二次稳定的滤波方法相比, 所提出的算法具有较低的保守性.