一类未知非线性系统中有限域最优跟踪控制的迭代DHP算法

针对一类未知非线性离散时间系统,提出了一种无模型时域有限差分最优跟踪控制方案.在有限时域最优控制理论的框架下,将跟踪控制问题转化为误差动态调节器,引入迭代自适应动态规划(ADP)算法,通过双启发式动态规划(DHP)技术,分别用三个神经网络逼近误差动力学、成本函数和控制率,结合成本函数和控制率的收敛性分析,得到有限时域最优控制器.通过仿真实例验证了跟踪控制方案的有效性.     

基于神经网络的一类非线性系统自适应滑模控制

对一类非线性系统进行简化处理后,结合神经网络逼近方法、自适应滑模控制提出一种新的自适应控制方法.所设计的控制器分为两部分,一部分是等效控制器,另一部分是滑模控制器.滑模控制器用来减小系统的跟踪误差,起鲁棒控制作用.文中用神经网络逼近非线性函数,并将网络权值误差引入到神经网络权值的自适应律中用以改善系统的动态性能.最后给出的仿真算例证明所设计的控制器是十分有效的.     

一类具有时滞的非线性系统的跟踪控制

讨论了一类满足Lipschitz条件的非线性时滞系统的跟踪问题.基于状态反馈控制器,利用LyapunovKrasovskii泛函和矩阵理论,得到了系统全局渐近镇定的新判据,并且保证了输出和状态跟踪控制的误差全局渐近收敛于零,MATLAB仿真验证了本文方法的可行性.     

含有输入动特性不确定飞控系统的自适应滑模控制

针对含有执行器动特性和严重不确定性的非线性飞控系统,提出一种非线性自适应滑模控制器. 该控制方案的主要特征是对系统不确定性没有匹配条件的限制. 控制器由两部分组成：一部分根据称为标称模型的已知非线性模型进行控制器设计,另一部分根据建模误差的估计参数设计自适应滑模控制器. 对某飞机的非线性6自由度未解耦模型进行仿真,验证了该方法对系统不确定性具有较强的鲁棒性,对期望输出有良好的跟踪精度.     

欠驱动舰船系统的跟踪控制

针对欠驱动系统的跟踪控制问题,在被跟踪目标指数收敛情形下,利用基于膨胀的时变变换和非自治系统的级联控制方法,将非线性误差系统的镇定问题转化为两个简单线性时变级联系统的镇定问题,并设计了全局–K指数收敛的跟踪控制律. 所给跟踪控制律亦适用于参考轨迹为直线或圆情况下的一般跟踪控制问题. 数值仿真验证了控制方法的有效性.     

输入饱和CE150直升机模型的复合非线性反馈控制

针对带有输入饱和的直升机模型输出问题,提出了一种基于复合非线性反馈(composite nonlinear feedback,CNF)控制方法.为了解决输出调节问题,构建了一个观测器和一个输出反馈CNF控制器,其中CNF控制器包括线性控制律和非线性控制律两部分.该文首先提出了一个直升机模型的线性化状态方程,然后解输出方程,通过H_∞黎卡提微分方程得到反馈增益和观测器增益,构造出具有小阻尼比的线性控制部分和改善瞬态性能的非线性反馈控制部分.为了研究控制器的性能,分别在无外部干扰和有外部干扰两种情况下设计了控制器.仿真结果表明,复合非线性反馈控制器在时变信号和时不变信号下均缩小了跟踪时间和跟踪误差,提高了直升机系统的瞬态性能.     

不确定时变时滞非线性系统多模型切换跟踪控制)

考虑了当系统存在不确定情况下,一类非线性时变时滞系统的多模型切换跟踪控制的设计问题。首先利用时滞T-S模糊模型对其进行建模;然后在不确定性满足增益有界的条件下,得到了该类时变时滞非线性系统满足闭环稳定和H∞跟踪控制性能的充分条件;最后根据所选定的变量,通过多模型切换控制,将相应的区域控制器切换为全局控制器,而其他控制器不起作用,实现对整体非线性系统的逼近与控制。仿真结果证明了方法的有效性。     

一种新型控制器在轧机中的应用

为了满足轧机液压压下系统高响应、高精度的要求和解决系统非线性时变等不确定的压下液压伺服系统的跟踪控制问题,提出了一种基于模糊神经网络的滑模控制策略.该模糊神经网络滑模控制器用以控制液压轧机压下系统以提高其响应速度和控制精度.仿真与试验结果表明,新型控制器使轧机液压压下伺服系统具有较强的动态特性和稳态特性,并提高了轧机液...     

采用滑模方法实现多涡卷混沌系统的追踪控制

针对基于滞回非线性多涡卷混沌系统的追踪控制问题,提出了一种滑模变结构控制方法,实现了受控混沌系统对任意参考信号的追踪控制.所提出的控制方案,保证追踪误差系统的状态首先在有限时间内到达滑模面,然后渐进收敛到原点,实现了追踪控制.理论分析和仿真实例证明了所提出方法的有效性.     

线性离散时间多智能体系统最优预见重复控制

针对一类智能体间信息交换拓扑线性离散时间多智能体系统,提出一种最优预见重复控制器设计方法.首先基于多智能体系统的紧凑形式,利用状态增广和提升技术,获得包含重复控制和参考信号预见信息的增广误差系统,从而将预见重复控制器的设计问题转化为增广误差系统的最优调节问题.然后应用离散时间线性二次型调节理论,获得增广误差系统的状态反馈控制器.为保证增广误差系统状态反馈控制器的存在性,利用PBH秩判据证明增广误差系统的可镇定性和可检测性.在此基础上,进一步通过降阶处理,获得实现原系统一致性跟踪的最优预见重复控制器.最后,数值仿真验证了所提方法的有效性.     

一种非线性直升机系统的有限时间镇定

针对一个具有多输入、强耦合、非线性的CE150直升机系统,给出了一种有限时间
控制方案. 该方案首先将整个直升机模型看作一个级联系统,通过坐标变换并采用基于限时间
控制的嵌套饱和方法分别对两个子系统进行有限时间镇定;然后验证前向一致性,保证了整
个闭环系统的全局有限时间镇定. 仿真结果表明,该方案不但有效而且具有更好的收敛性和
鲁棒性.     

反向响应时滞过程的二自由度Smith预估控制

针对反向响应时滞系统,将Smith预估控制和内模控制相结合,提出一种二自由度
控制方法. 设定值跟随控制器采用Smith预估器形式,可使系统具有良好的设定值跟随特性,
而干扰抑制控制器则采用内模控制器设计方法,可改进系统的干扰抑制性能和鲁棒性,克服
传统Smith预估器的不足. 通过两种不同的方法(直接分解和全通分解),把过程对象的传递
函数分解为最小相位部分和非最小相位部分,相应导出了两种不同控制器的设计方法,并给
出了系统满足鲁棒稳定性的充要条件. 理论分析和仿真对比研究表明,该方法可使系统具有良
好的设定值跟随性能、干扰抑制性能和鲁棒性.     

基于干扰观测器的移动机器人轨迹跟踪控制

针对移动机器人的轨迹跟踪问题,设计了基于干扰观测器的积分滑模控制器.考虑侧滑与干扰的影响,建立了移动机器人的运动学和动力学模型.基于终端滑模理论设计了自适应滑模干扰观测器,实现了对复合干扰的有限时间逼近.在此基础上设计了基于运动学模型的轨迹跟踪控制器,保证了位置跟踪误差的渐近收敛和角度误差的有界收敛.结合干扰观测器和积分滑模方法,设计了基于动力学模型的速度跟踪控制器.通过仿真验证了所设计控制算法的有效性.     

基于新型预设性能控制的LC型逆变器

为了提高LC型逆变器的性能,提出了一种新型预设性能电压控制器。首先,根据电路原理和拓扑结构,建立了LC型逆变器的数学模型;其次,引入有限时间收敛性能函数以克服指数函数收敛时间慢的缺点;然后,以跟踪误差按性能函数描述的轨迹收敛为目标进行电压控制器设计;最后,针对参数不确定性和负载突变等扰动因素对逆变器输出电压的影响,为控制系统设计了扰动观测器。通过MATLAB/Simulink平台仿真实验验证了所提新型预设性能控制策略的可行性和有效性。     

非线性系统的广义模糊控制

提出了一种基于T-S 模糊模型的非线性系统的鲁棒跟踪控制方案. 首先将系统的模糊模型等价变换为广义系统模糊模型,然后设定跟踪性能指标,结合线性矩阵不等式方法设计了鲁棒跟踪控制器. 该方法不仅减少了求解复杂度,而且因减弱了对待定矩阵的限制而降低了保守性. 将该方法应用于倒立摆系统,实现了角度和角速率的 精确快速跟踪控制,从而表明了方法的有效性.     

水面无人艇分层策略局部危险规避

根据水面无人艇运动学和基础控制特性提出一种局部危险规避算法. 采用分层策将动态窗口分解为艏向窗口和线速度窗口,使用切线法和弧线法分别从艏向窗口和线速度窗口中求出规避角速度和线速度,并引入角速度缓冲模型以提升规划过程中艇体的稳定性. 仿真实验验证了算法具有规避能力强和稳定性高的特点,并由湖试实艇实验验证了算法对实艇的基础控制特性具有良好的适应性,能引导水面无人艇在实际环境中实现有效安全的危险规避.     

基于神经网络的机械臂自适应输出反馈控制设计

研究了机械臂的位置跟踪问题,提出了基于神经网络的自适应输出反馈控制方法. 该方法无需系统精确的数学模型,适用于具有非线性不确定性和外界干扰的机械臂控制系统. 设计的控制器由三部分组成：基于动态补偿器的输出反馈控制项、神经网络自适应控制项和鲁棒控制项. 神经网络的权值自适应学习率由Lyapunov稳定性理论得出. 仿真结果表明设计的控制器能驱动机械臂精确跟踪期望的位置,验证了该控制方法的有效性.     

基于四元数的四旋翼无人飞行器轨迹跟踪控制

四旋翼无人飞行器具有复杂的数学模型,但现有控制方法大多是基于系统简化模型提出的. 为此,该文分析了这类方法的局限性,并基于原始数学模型研究了非线性轨迹跟踪控制问题. 通过期望轨迹建立跟踪误差模型,将其分解为两个相互独立的子系统,并以刚体旋转的四元数为系统状态对姿态子系统进行描述. 利用backstepping 方法设计时变反馈控制律使其子系统指数稳定. 根据级联系统的全局稳定性判据,通过研究耦合部分的性质证明系统的全局指数稳定性. 仿真结果表明,该方法能够实现四旋翼无人飞行器对期望轨迹的跟踪.     

基于耗散理论的不完全驱动船舶直线航迹控制设计

将严格耗散的概念引入到船舶直线航迹控制系统中,研究了不完全驱动船舶在有外界干扰作用下的直线航迹鲁棒控制问题.基于耗散不等式,提出了一种鲁棒全局状态反馈控制器,使得所得闭环系统是严格耗散且全局渐近稳定的.同时,在有外界干扰作用下,该控制算法能够使得不完全驱动船舶全局最终镇定在一条设定直线上;当没有外界干扰时,又能够使得系统的状态(即横向位移、航向角和转首角速度)全局渐近稳定.计算机仿真结果验证了本文所提出的控制器的有效性.