基于时间序列分析法的气垫船升沉运动预报

针对受海浪干扰的气垫船升沉运动预报问题,首先,设计基于卡尔曼滤波原理的升沉位移估计器,根据测得的升沉加速度信号,估计气垫船的升沉位移;在此基础上,基于时间序列分析法建立自回归模型并对气垫船升沉运动进行预报.以一艘侧壁式气垫船为例进行仿真,结果验证了本文提出的气垫船升沉运动预报方法的有效性.     

一类机器人滑模自适应鲁棒控制

针对存在系统参数不确定和有界外部扰动情况下的轨迹跟踪机器人系统控制问题,本文提出一种基于滑模变结构的鲁棒自适应控制方案。自适应控制律补偿系统参数不确定性,并对不确定性干扰上界进行实时估计;滑模控制消除了自适应律引起的参数误差,并且具有较强的干扰抑制能力。仿真表明此算法具有较高的跟踪精度和较强的鲁棒性。     

不确定关联大系统的自适应H_∞控制

研究一类具有时滞的非线性不确定关联大系统的鲁棒控制问题.假设不确定时变参数为半线性系统结构的有界输出,通过对时变不确定参数设计自适应律,从而对不确定参数进行估计,并且使系统满足H∞扰动衰减度.利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计出鲁棒自适应H∞控制器.数值实例及仿真结果表明了该方法的有效性和可行性.     

互联混沌电力系统的自适应backstepping滑模鲁棒控制

针对受外在周期性负荷扰动和电磁扰动以及内部参数不确定的简单二机互联混沌电力系统模型,将backstepping法、自适应控制和滑模控制三者结合,设计了动态反馈鲁棒控制器,使闭环动态误差系统渐近稳定,并对所设计的鲁棒控制器的性能做了评估,同时对系统不确定参数进行实时动态辨识,得到参数自适应更新律,在设计过程中,不需要对原系统进行任何线性化处理,因此,完整保留了系统的非线性特性.数值仿真结果表明,所设计的控制器对参数不确定性和外在干扰具有很强的鲁棒性.     

含TCSC装置的单机无穷大电力系统的非线性自适应动态面鲁棒控制

针对含晶闸管控制串联电容器装置的单机无穷大电力系统,考虑摩擦阻尼系数不确定及受外部未知干扰的情况,基于非线性自适应动态面控制方法,设计了鲁棒控制器,同时得到了系统不确定参数的自适应更新律以及系统稳定运行的充分条件.采用该方法避免了传统自适应backstepping法中对虚拟控制输入的反复求导,克服了计算量过大的缺点.数值仿真结果表明,所设计TCSC非线性自适应动态面鲁棒控制器在系统动态响应和不确定参数的估计性能方面优于传统的自适应backstepping鲁棒控制器,提高了电力系统的动态稳定性.     

一种自适应全程滑模变结构控制器的研究与设计

针对非线性不确定系统的控制问题,为了消除传统滑模变结构控制系统的到达运动并实现对系统不确定量的估算,设计了一种自适应全程滑模变结构控削器。通过设计一种动态非线性滑模函数,使系统从初始状态即可进入滑模运动,并在控制律的作用下使系统运动到期望状态,系统在响应的全过程均具有鲁棒性,克服了传统滑模变结构控制系统到达运动阶段不具有鲁棒性的缺点。通过设计一种自适应律实现对系统不确定量的辨识估计,以辨识结果实时调整控制器参数,大大削弱了系统的抖动。仿真结果表明该控制系统具有较强的鲁棒性能。     

不确定关联大系统的自适应H∞控制

研究一类具有时滞的非线性不确定关联大系统的鲁棒控制问题．假设不确定时变参数为半线性系统结构的有界输出，通过对时变不确定参数设计自适应律，从而对不确定参数进行估计，并且使系统满足H∞扰动衰减度．利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计出鲁棒自适应H∞控制器．数值实例及仿真结果表明了该方法的有效性和可行性．     

马氏参数非精确可测得情况下的线性跳跃系统鲁棒自适应控制

讨论了一类不确定混合线性系统在其Markov跳跃参数所处模态非精确可测得情况下的鲁棒自适应控制问题.基于混合系统模式下的LaSalle稳定性定理,对系统不确定部分的未知范数上界给出了一种参数自适应估计方法并设计了相应的鲁棒自适应控制律,实现了不确定混合线性系统以概率1渐近稳定.设计了仅依赖于跳跃参数的非精确测量值的鲁棒控制律.仿真结果验证了该方案的有效性.     

海上舷梯末端点位置终端滑模镇定控制

针对海上舷梯末端点位置镇定控制问题，通过运动学反解，计算出补偿海浪引起的船舶摇荡运动对舷梯末端点位置的扰动，保证舷梯末端点位置在惯性坐标系下保持不变的舷梯关节期望位置；综合考虑舷梯动力学模型参数不确定及海浪引起的船舶摇荡运动对舷梯的扰动力，构造扩张状态观测器(ESO),估计由参数不确定及海浪引起的船舶摇荡运动对舷梯的扰动力组成的总扰动；进一步，设计基于ESO的终端滑模关节位置跟踪控制律，保证舷梯的关节位置跟踪其期望位置。理论分析证明了所构造的ESO的状态估计误差有界和所设计的基于ESO的终端滑模控制律使舷梯的关节位置跟踪误差在有限时间内收敛至零，从而保证舷梯末端点位置在惯性坐标系下保持不变。仿真结果验证了设计控制律的有效性。     

主动式水下拖曳升沉补偿系统的非线性控制

针对主动式水下拖曳升沉补偿系统的非线性时变负载特性,设计一种基于扩展扰动观测器的非线性鲁棒位移控制器。在该控制系统中,将扰动负载分成时变的未知负载与可以建模的负载2部分,并考虑系统动力学的非线性特性,采用滑模控制技术补偿观测器估计误差,通过递推反步法设计主动式升沉补偿器的非线性鲁棒运动控制系统。基于实测的3~4级海况下母船升沉位移对所设计的主动式升沉补偿器开展实验研究。研究结果表明,所设计的控制器在存在负载扰动的情况下实现了精确、迅速且具有强鲁棒性的运动补偿控制,基于本文控制算法的主动升沉补偿器使负载最大升沉位移波动范围由1.40 m衰减至0.01 m,同时缆绳张力最大波动范围由15 k N衰减至1 k N以内,表现出良好的升沉补偿性能。     

欠驱动UUV三维轨迹跟踪的反步动态滑模控制

提出一种欠驱动无人水下航行器(UUV)反步自适应动态滑模控制方法.结合反步和自适应滑模控制技术设计UUV的位置、姿态和时变速度跟踪控制器,采用虚拟速度来代替姿态误差的控制策略,将姿态跟踪控制转化为速度控制,能够有效避免传统反步法控制律设计存在的奇异值问题.针对系统模型不精确及时变扰动问题,引入滑模控制技术进行自适应补偿估计,提高了欠驱动UUV在未知环境中的鲁棒性及自适应能力,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了该控制系统误差最终一致有界.仿真结果表明:提出的UUV三维轨迹跟踪反步动态滑模控制方法收敛、有效,能够实现在系统参数不精确及时变扰动情况下的三维轨迹精确跟踪控制.     

火箭炮交流伺服系统动态滑模控制

针对含大范围变化参量及强冲击力矩的火箭炮位置伺服系统,引人动态滑模控制方法.构建了动态切换函数,设计了含鲁棒项的动态滑模控制律,动态切换函数将控制量中不连续项转移到其一阶导数项中,削弱了控制量抖振,鲁棒项对参数摄动、负载扰动等不确定因素进行了补偿.最后,对参数摄动及干扰下的位置跟踪进行了仿真及实验研究,同时给出了控制器参数对控制性能影响的规律.仿真及实验结果表明,同传统滑模控制方法相比,所提方法提高了系统鲁棒性,并且抑制了控制量抖振.     

基于LESO无人水下航行器鲁棒动态面悬停控制

针对时变未知环境干扰及模型不确定下的全驱动型无人水下航行器(UUV)的悬停控制问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的鲁棒动态面控制算法.首先,根据系统模型设计LESO在线估计时变环境力与模型不确定性引起的复杂干扰;然后,基于标称模型和LESO估计的UUV状态,采用反步法设计控制器,并引入动态面控制技术得到平滑的虚拟控制律导数,同时在控制律中引入自适应鲁棒项来补偿级联控制系统的不确定性;最后,证明了UUV闭环级联控制系统的所有误差信号一致最终有界.通过对一艘全驱动型UUV的仿真实验,验证了该方法的有效性.     

高超声速飞行器自适应高阶终端滑模控制

针对高超声速飞行器的纵向运动模型,研究了飞行器输出跟踪控制问题,提出了一种将动态逆方法与高阶终端滑模控制相结合的鲁棒自适应控制方法.首先,利用反馈线性化方法对高超声速飞行器纵向模型输入输出线性化;通过设计具有全局鲁棒性的终端滑模面,提高系统的输出收敛速度;同时,采用自适应高阶滑模控制律,在不确定上界未知条件下对其进行自适应估计,从而实现控制器增益的实时在线调整,减少系统抖振;最后,基于Lyapunov理论证明了此控制策略可以保证闭环系统稳定.仿真结果表明,所设计的控制器能够实现高超声速飞行器纵向爬升机动中速度和高度的稳定跟踪控制.     

航行补给中的补给船鲁棒同步控制

针对航行补给作业的补给船同步航行控制问题,考虑了补给船动态不确定性和未知时变环境扰动,将扰动观测器和矢量逆推方法相结合,设计了补给船鲁棒同步航行控制律.在被补给船的某一舷外引入与其航迹距离相对固定的虚拟航迹,构造扰动观测器,估计由船舶动态不确定性和时变扰动构成的复合扰动;采用矢量逆推方法,设计补给船鲁棒同步航行控制律,使补给船能够以任意小的误差跟踪虚拟航迹,从而实现补给船与被补给船的同步航行,并保证补给船航迹闭环控制系统中所有信号全局一致最终有界.基于一艘补给船的仿真研究结果及比较验证了所提出的补给船同步航行控制律的有效性和低保守性.     

同步励磁发电机鲁棒自适应控制

利用backstepping和扰动抑制 (disturbanceattenuation)方法对同步发电机设计了一种非线性自适应鲁棒励磁控制器 .控制设计方法基于同步发电机的三阶非线性模型 ,对于系统中可能出现的各种不确定参数和有界扰动 ,给出了参数自适应律和控制律 ,保证了闭环系统在各种扰动情况下的稳定性 .最后做了系统从初始进入稳态和系统在三相短路及外部常值扰动情况下的仿真 ,并讨论了该方案扩展到多机系统的可能性 .     

不确定整数阶和分数阶R?ssler混沌系统的自适应滑模同步

提出不确定整数阶和分数阶R?ssler混沌系统的自适应滑模同步方法,构造新型的非奇异终端滑模面,设计鲁棒滑模控制律,使具有模型不确定性和外部扰动的R?ssler混沌系统同步.从理论上证明整数阶和分数阶误差系统具有稳定性.数值仿真结果表明所提方法是有效的.     

时变离散系统的一种自适应算法及鲁棒性分析

针对时变离散系统,设计了一间接极点配置鲁棒自适应控制算法．用投影修正的最小二乘法辨识时变系统参数,并用极点配置法设计控制律．辨识机制的投影修正保证了闭环自适应控制系统的鲁棒稳定性．文中着重分析了自适应控制律的特性及闭环系统鲁棒稳定性,得到的结论是：如果未建模动态和平均时变充分小,则闭环系统有界输入、有界输出（ＢＩＢＯ）鲁棒稳定．文中的结果及其证明改进并发展了现有时变自适应控制理论．仿真例子验证了鲁棒性分析的正确性     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应滑模调速控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统存在参数不确定性及负载扰动问题,提出了一种基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法.在系统模型存在参数不确定性及负载扰动情况下,通过扩张状态观测器对系统的总和扰动进行实时观测,并在控制过程中加以前馈补偿以降低系统总和扰动对控制精度的影响,提高系统的动态性能.由于系统观测误差上界无法精确获得,自适应滑模控制器中的切换控制增益采用参数自适应律来调节,可有效改善系统的抖振现象,保证系统输出高精度跟踪期望信号.仿真结果表明,与传统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制方法相比较,提出的基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法具有转速超调量小,响应速度快,对系统的参数不确定性及负载扰动具有很强的抑制力,且能够有效减弱滑模控制的抖振问题和提高系统的鲁棒性能.     

一种鲁棒自适应主动振动控制方法

针对一类在有界输入和输出扰动情况下满足正实条件的主动振动控制的鲁棒自适应控制问题，提出一种鲁棒自适应主动振动控制系统，相对于传统的模太控制方法而言、此方法根据可直接测量的输出量构成控制律，因而不需要进行模太估计。基于有限维状态空间模型得到的鲁棒自适应控制律不存在由于模态截断引起的溢出问题。