用闭环增益成形算法的精馏塔鲁棒控制

给出了MIMO系统的闭环增益成形算法,将之应用于精馏塔的控制中,取得了良好的控制效果和鲁棒稳定性。文献［6］给出的回路成形控制器与本文的一阶闭环增益成形控制效果相同,文献［6］评价该法的不足之处是闭环系统的鲁棒性能稍差,该缺点可用本文的二阶或三阶闭环增益成形控制器加以克服。该算法的优点是设计过程简单,物理意义明显。     

船舶运动航向自适应非线性控制的仿真研究

针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型，考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下，船舶航向控制问题成一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题。引入Nussbaurrl函数，并采用逆推(backstepping）技术，成功地解决了上述困难，设计了船舶航向自适应非线性控制器；借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的闭环非匹配不确定船舶运动非线性系统中的所有信号有界，系统的实际航向自适应地保持设定航向。以大连海事大学“育龙”轮为例进行仿真研究，结果证明所设计的控制器是有效的。     

用镜像映射方法求非稳定过程的鲁棒控制器

非稳定过程在开右半平面的零极点关于虚轴的对称值称为该零极点的镜像映射。通过镜像映射将非稳定过程转换成最小相位系统 ,然后用闭环增益成形算法求解鲁棒控制器。由于非稳定过程在镜像映射前后的奇异值曲线相同 ,而闭环增益成形方法直接根据鲁棒性能指标的奇异值曲线形状用闭环系统具有工程意义的参数构造出鲁棒控制器 ,故该控制器对非稳定过程同样具有鲁棒性。该方法求解过程异常简单 ,工程意义明确。     

一类非线性系统的新型增益调度变结构跟踪控制

针对一类参数不确定非线性系统的增益调度变结构跟踪控制,以切换函数作为调度变量,同时考虑系统稳态误差的指标要求,对滑动平面系数、边界层厚度以及控制器系数进行调度,得到了一种新型的增益调度变结构控制策略。不仅消除了系统颤振,减少了系统能耗,提高了系统的控制性能,使得系统能够快速进入并获取稳定的滑动模态,而且使跟踪系统能够满足稳态误差指标的要求。仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

无人机航迹角的非线性增益递归滑模控制

针对固定翼无人机(unmanned aerial vehicles,UAVs)自主着陆过程中的航迹角跟踪控制问题,提出了一种非线性增益递归滑模控制方法。通过引入一个新的非线性增益函数,并设计含有积分项的递归滑模面,在保证航迹角跟踪控制精度的同时有效改善了控制系统的动态品质,克服了常规动态面控制(dynamic surface control, DSC)方法对于量测噪声敏感、容易引起执行器饱和的缺点。理论证明了所得航迹角跟踪控制系统所有状态半全局一致最终有界,航迹角跟踪误差可以收敛至原点的指定小邻域,且对于非时变干扰和常值指令不存在稳态跟踪误差。在YF-22模型机上进行的数值仿真验证了本文方法的优越性。     

具有航向保持非线性的舵鳍非线性鲁棒控制

针对给定的线性舵鳍联合系统,考虑船舶航向保持的非线性,建立了一个舵鳍联合系统的非线性数学模型,然后采用精确反馈线性化对该非线性模型进行线性化,最后基于闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器.通过Matlab的Simulink工具箱分别对6级风浪和8级风浪作用下考虑舵机、鳍机特性的非线性舵鳍联合控制系统进行仿真,仿真结果表明所设计的控制器在保持航向控制的同时,能达到较好的减摇效果,并且该控制器具有较强的鲁棒性.本研究具有设计简单、物理意义明显的优点.     

非线性系统开闭环PD型迭代学习控制的鲁棒性

利用开闭环PD型迭代学习控制算法,对一类具有不确定性或扰动的重复非线性时变系统的鲁棒性进行研究,给出了该系统在开闭环PD型迭代学习控制律控制下的鲁棒条件,并证明了该受扰系统在干扰有界的情况下跟踪误差的一致有界收敛性,当所有干扰渐近消失时,系统输出渐近跟踪给定的期望轨迹。数字仿真表明了结论的有效性。     

船舶航向的神经网络并行鲁棒模型参考控制

针对大型船舶的航向控制特性,提出一种神经网络并行自学习鲁棒模型参考控制方法。这种复合控制结构利用神经网络的学习能力和非线性映射能力,解决传统自适应控制中模型的在线辨识和控制器的在线设计问题,以达到对不确定非线性船舶的高精度输出跟踪控制;通过引入运行监控器,克服神经网络控制方法实时性差的问题;利用一个鲁棒反馈控制器,来保证神经网络模型学习初期闭环系统的稳定性。仿真结果表明这一方法对设定航向具有精确的跟踪控制效果。     

非线性系统在任意初态下的闭环迭代学习控制

针对一类在有限时间区间上重复运行的非线性系统,提出了一种带有初态学习的闭环D型迭代学习控制算法,并利用算子理论证明了系统在任意初态条件下经过迭代学习后,其输出能够完全跟踪期望轨迹,同时得到了该算法收敛的谱半径形式的充分条件。该算法不仅解决了闭环D型迭代学习控制的初态问题,而且还放宽了收敛条件。最后通过simulink、matlab语言和S函数相结合的方法对控制系统进行了仿真,仿真结果验证了该算法的有效性。     

具有自适应非线性增益的开环PD型迭代学习控制

针对同时存在周期性干扰和随机测量噪声的一类非线性系统,提出一种基于误差幅值和误差变化率的开环PD型迭代学习非线性增益自适应算法,分别给出了比例和微分的增益调整规则,并对所提算法进行了严格的理论分析,同时推导出收敛条件。结果表明,与传统学习增益固定的开环PD型迭代学习律相比,当非线性系统同时存在周期性扰动和幅值较大测量噪声时,自适应非线性增益学习律能根据误差幅值和误差变化率在线调整比例和微分学习增益,抑制扰动和噪声,使得在学习收敛速度和收敛精度之间在某种程度上得以折中,在学习初始阶段高增益下保证了迭代学习的收敛速度,学习末了阶段小增益下具有较强的鲁棒性和收敛精度,得到的误差跟踪曲线更加平滑。     

具有对偶极点的不稳定过程的鲁棒控制

为了进一步完善不稳定系统的鲁棒控制器设计方法,将具有对偶极点的不稳定过程分成纯不稳定过程与一般的稳定过程两部分,对于纯不稳定过程采用先成形再镜像映射的方法,而对于一般的稳定过程则基于极点对消原则直接设计控制器,最后用闭环增益成形算法求解鲁棒控制器。将所设计的鲁棒控制器应用于磁浮列车的悬浮控制中,从仿真结果可以看出,控制效果可以达到小超调(<8%)、无静差、调节时间快(<0.1 s)、对模型摄动具有鲁棒稳定性。     

Improved filtered- adaptive inverse control and its application on nonlinear ship maneuvering

The drawbacks of common nonlinear Filtered- adaptive inverse control (AIC) method, such as the unreliability due to the change of delay time and the faultiness existing in its disturbance control loop, are discussed. Based on it, the diagram of AIC is amended to accommodate with the characteristic of nonlinear object with time delay. The corresponding Filtered- adaptive algorithm based on RTRL is presented to identify the parameters and design the controller. The simulation results on a nonlinear ship model of “The R.O.V Zeefakkel” show that compared with the previous scheme and adaptive PID control, the improved method not only keeps the same dynamic response performance, but also owns higher robustness and disturbance rejection ability, and it is suitable for the control of nonlinear objects which have higher requirement to the maneuverability under complex disturbance environment.     

Improved filtered-ε adaptive inverse control and its application on nonlinear ship maneuvering

The drawbacks of common nonlinear Filtered-adaptive inverse control (AIC) method, such as the unreliability due to the change of delay time and the faultiness existing in its disturbance control loop, are discussed. Based on it, the diagram of AIC is amended to accommodate with the characteristic of nonlinear object with time delay. The corresponding Filtered-adaptive algorithm based on RTRL is presented to identify the parameters and design the controller. The simulation results on a nonlinear ship model of "The R.O.V Zeefakkel" show that compared with the previous scheme and adaptive PID control, the improved method not only keeps the same dynamic response performance, but also owns higher robustness and disturbance rejection ability, and it is suitable for the control of nonlinear objects which have higher requirement to the maneuverability under complex disturbance environment.     

Output feedback adaptive control of multivariable nonlinear systems using Nussbaum gain method

1. INTRODUCTION Output feedback adaptive control of single input and single output (SISO) nonlinear systems with unknown constant parameters has been well developed via backstepping design[1]. In order to achieve asymptotic tracking of a known reference trajectory, a restrictive assumption is the sign of the high frequency gain to be known. Some results for relaxing this assumption have also been proposed [2]. It has been shown that if the sign of the high frequency gain is unknown, the …     

不确定非线性系统的鲁棒自适应跟踪简化算法

传统的Backstepping自适应控制方法需要对虚拟控制律进行求导,从而导致“计算复杂性膨胀”。动态平面控制技术能够克服这一缺陷。将这一技术扩展到一类具有参数严格反馈形式的不确定非线性系统输出跟踪,这类系统同时包含线性参数和未知非线性函数两种不确定性。所设计的控制算法比现有算法大大简化,解决了“计算复杂性膨胀”问题;运用Lyapunov理论证明了闭环系统一致最终有界,仿真结果表明了算法的有效性。     

非线性系统的鲁棒容错控制

对非线性鲁棒容错控制的研究现状进行了综述。首先介绍了一些与非线性鲁棒容错控制密切相关的研究方向,包括非线性系统理论、鲁棒控制、自适应控制等。然后分被动式和主动式介绍了非线性系统鲁棒容错控制的研究现状;被动容错控制方面,主要介绍了可靠控制方法;主动容错控制通常需要解决三个问题:诊断、控制以及二者的综合,本文按照这个划分对主动式的研究现状进行了总结。最后,探讨了该领域的一些热点和难点问题。     

Optimal closed-loop identification test design for internal model control

In this paper, optimal cloeed-loop test design for control is studied. The identified model is used for controller design. The control scheme used is internal model control (IMC) and the design constraint is the power of the process output or that of the reference signal. The measure of performance is the variance of the error between the output of the ideal closed-loop system (with the ideal controller) and that of the actual closed-loop system (with the controller computed from the identified model). Optimal spectrum formulae can be used to determine the PRBS signal in industrious identification.     

基于模糊模型的非线性系统鲁棒控制方差

针对T S模糊模型描述的一类不确定非线性连续系统,研究使得闭环系统的稳态方差小于某个给定上界,同时闭环极点位于给定圆盘中的状态反馈鲁棒方差控制律设计问题。导出了以一组线性矩阵不等式表示控制律的存在条件。通过一个质量弹簧阻尼控制系统验证了这种方法的有效性。