基于自适应AGBFN的不确定非线性系统的跟踪控制

针对一类具有未知不确定性的非线性系统,提出了一种基于观测器的自适应不对称高斯基函数网络(AGBFN)跟踪控制方案.当系统只有输出可以测量时,通过设计观测器对其进行在线状态估计,进而构造反馈控制律和自适应控制律.所提出的完全自适应AGBFN,可以在线更新网络所有参数,克服了传统RBF网络对称性约束,提高了网络的适应性和学习能力,可以有效地对消系统未知不确定项的影响.证明了闭环系统所有误差信号最终一致有界,且系统输出较好地跟踪参考模型输出.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

基于控制性能的MIMO非线性系统动态面控制

针对一类不确定非线性MIMO(multiple-input multiple-output)系统,在动态面控制方法的基础上,提出了自适应跟踪控制方案.通过引入性能函数和输出误差转换,保证输出信号具有指定的跟踪速度、跟踪误差、最大超调量.为了避免控制奇异问题,采用神经网络直接逼近期望控制信号.该方案无需估计神经网络的权值,仅对1个参数进行自适应律设计.理论证明了闭环系统所有信号有界,仿真结果验证了所提方案的有效性.     

基于线性参数神经网络的非线性系统稳定自适应控制

提出适用于多种网络类型的神经网络稳定自适应控制设计思想,在神经网络逼近误差界未知的条件下,对该误差界进行在线自适应估计,研究基于线性参数神经网络的仿射非线性系统稳定自适应控制。采和Ｌａｐｕｎｏｖ函数方法证明系统状态变量、网络权值矢量、网络逼近误差界的在线估计及输出跟踪误差的收敛性。仿真结果表明,该方案跟踪性能良好,稳态误差较小,系统输出能快速跟踪目标信号。     

一类约束非线性系统的自适应模糊容错控制

针对一类输出受限的非线性系统,提出了一种自适应模糊容错控制方案。在考虑可能发生的执行器故障的情况下,采用非线性映射的方法处理系统受约束的输出变量,从而将约束量的初值选取区间扩大为整个约束空间;用有界的参考信号代换未知函数的自变量,再用模糊逼近器处理这些未知函数,并结合自适应技术处理代换误差和逼近误差,从而使得闭环系统为全局一致最终有界,系统输出可以有效跟踪参考信号。仿真结果进一步验证了本文方法的有效性。     

不确定时滞关联大系统的全局稳定模糊容错控制

研究了一类带有时变时滞的不确定非线性关联大系统的自适应模糊容错控制问题.用有界的参考信号代换模糊逼近器输入中的未知时滞信号,使得控制器的设计与应用不再依赖于时滞假设条件,使得控制器的设计和控制方法的应用更为方便.容错反推控制技术和自适应技术相结合来处理代换误差和逼近误差.所提出的方案能有效补偿所有4种类型的执行器故障,同时还可保证闭环系统的全局稳定性.仿真结果进一步验证了本文方法的有效性.     

考虑量化输入和输出约束的互联系统自适应分散跟踪控制

本文考虑具有量化输入和输出约束的一类非线性互联系统的自适应分散跟踪控制设计. 分别针对量化参数已知和未知两种情况, 基于反推(Backstepping)设计法, 利用神经网络逼近特性, 设计自适应分散跟踪控制策略. 通过定义新的未知常量和非线性光滑函数, 设计自适应参数估计项来消除未知互联项对系统的影响. 进一步考虑量化参数未知的情形, 引入一个新的不等式来转化输入信号, 并构建新的自适应补偿项来处理量化影响. 同时, 障碍李雅普诺夫函数的引入, 确保了系统输出不违反约束条件. 与现有量化输入设计相比, 本文所提方法不要求未知非线性项满足李普希兹条件, 并且允许量化参数未知. 该设计方法保证了闭环系统所有信号最终一致有界, 而且跟踪误差能够收敛到原点的小邻域内, 同时保证输出不违反约束条件. 最后, 仿真算例验证了所提方法具备良好的跟踪控制性能.     

多输入多输出非线性多时滞系统的直接自适应模糊跟踪控制

针对多输入多输出非线性多时滞系统,提出了一种直接自适应模糊跟踪控制方案．该方案有机综合了自适应控制和H∞ 控制,构建了一种自适应时滞模糊逻辑系统用来逼近有多重时滞的未知函数;设计了H∞ 补偿器来抵消模糊逼近误差和外部扰动．根据跟踪误差给出了参数调节规律,构造了包含时滞的李亚普诺夫函数,从而证明了误差闭环系统满足期望的H∞ 跟踪性能．仿真结果表明了该方案的可行性．     

基于神经网络的一类非线性系统自适应跟踪控制

提出一种非线性系统的自适应神经跟踪控制方案。通过利用RBF神经网络对未知非线性系统建模,并用一个滑模控制项消除网络建模误差和外部干扰的影响,从而能够保证闭环系统的全局稳定性和输出跟踪误差渐近收敛于零。     

全局自适应神经网络跟踪控制及逼近域确定

针对自适应神经网络跟踪控制问题,提出一种确定逼近域的方法.采用参考信号取代未知非线性函数中的系统输出,神经网络用于逼近以参考信号为输入的未知不确定项.可以利用参考信号的界预先确定神经网络逼近域,再采用自适应鲁棒方法处理由于函数输入置换所引起的另一类不确定项.所得到的闭环系统是全局稳定的.仿真实例说明了该控制方法的有效性.     

时变时滞非仿射大系统的分散自适应控制

针对一类具有未知时变时滞的非仿射互联大系统基于神经网络的逼近能力, 提出了一种分散自适应神经网络控制方案。该方案利用中值定理对未知非仿射函数进行分离; 利用分离技术和Young's不等式放宽了对未知时滞及时滞互联不确定项的限制, 同时大大减少了在线调节参数的数量。此外, 利用Lyapunov Krasovskii 泛函补偿了未知时滞带来的不确定性。通过理论分析, 证明了闭环系统所有信号是有界的, 输出跟踪误差收敛到原点的一个小邻域内。最后, 仿真结果验证了所提控制方案的有效性。     

具有外部扰动的PMSM系统的无模型自适应预测控制

针对于一类具有强耦合、负载不确定性和外界干扰的永磁同步电机(PMSM)系统,本文研究了基于无模型自适应预测控制(MFAPC)问题,并提出了一种新颖的MFAPC方案来实现有外界扰动的PMSM系统的速度追踪任务.所提出控制方案的主要优势在于仅使用了被控系统的输入/输出数据,并且对外界干扰具有较强的鲁棒性.此外,还讨论了闭环系统跟踪误差的收敛性以及有界输入有界输出的稳定性.最后,通过与传统的PI控制方案、原型无模型自适应控制(MFAC)方案的仿真结果相比较,验证了所提出MFAPC方案的有效性和优越性.     

Chattering free adaptive fuzzy terminal sliding mode control for second order nonlinear system

A novel fuzzy terminal sliding mode control （FTSMC） scheme is proposed for position tracking of a class of second-order nonlinear uncertain system. In the proposed scheme, we integrate input-output linearization technique to cancel the nonlinearities. By using a function-augmented sliding hyperplane, it is guaranteed that the output tracking error converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. The proposed scheme eliminates reaching phase problem, so that the closed-loop system always shows invariance property to parameter uncertainties. Fuzzy logic systems are used to approximate the unknown system functions and switch item. Robust adaptive law is proposed to reduce approximation errors between true nonlinear functions and fuzzy systems, thus chattering phenomenon can be eliminated. Stability of the proposed control scheme is proved and the scheme is applied to an inverted pendulum system. Simulation studies are provided to confirm performance and effectiveness of the proposed control approach.     

Chattering free adaptive fuzzy terminal sliding mode control for second order nonlinear system

A novel fuzzy terminal sliding mode control (FTSMC) scheme is proposed for position tracking of a class of second-order nonlinear uncertain system. In the proposed scheme, we integrate input-output linearization technique to cancel the nonlinearities. By using a function-augmented sliding hyperplane, it is guaranteed that the output tracking error converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. The proposed scheme eliminates reaching phase problem, so that the closed-loop system always shows invariance property to parameter uncertainties. Fuzzy logic systems are used to approximate the unknown system functions and switch item. Robust adaptive law is proposed to reduce approximation errors between true nonlinear functions and fuzzy systems, thus chattering phenomenon can be eliminated. Stability of the proposed control scheme is proved and the scheme is applied to an inverted pendulum system. Simulation studies are provided to confirm performance and effectiveness of the proposed control approach.     

Adaptive output feedback tracking controller for a class of uncertain strict feedback nonlinear systems in the absence of state measurements

In this article, design of an adaptive control scheme for a class of uncertain single-input single-output systems in strict feedback form via a backstepping technique has been proposed. It is assumed that system output and its derivatives are available. By virtue of the observability concept, it is shown that for this class of systems there exists a one-to-one map, which maps output and its derivatives to system states. By means of this mapping and using linearly parametrised approximators, such as fuzzy logic systems or neural networks, the uncertain nonlinear dynamics and unavailable states are estimated. The proposed adaptive controller guarantees that the closed-loop system is uniformly ultimately bounded and the influence of minimum approximation error on the L ₂-norm of the output tracking error is attenuated arbitrarily. The effectiveness of the proposed scheme has been demonstrated through simulation results.     

Buck型变换器固定时间自适应控制

针对Buck型DC/DC变换器系统,提出一种固定时间自适应降压控制方法.首先,针对系统参数已知的情况,设计固定时间滑模面和控制器,保证系统输出电压误差在固定时间内收敛到平衡点,且其收敛时间上界与系统初始状态无关,仅由控制参数决定.针对电阻、电感等参数值受温度及外部干扰影响发生变化且无法准确获取的问题,进一步设计自适应更新律估计系统所有未知参数,并在此基础上设计固定时间自适应控制器,保证输出电压误差在固定时间内收敛到平衡点附近的邻域内.最后通过仿真和实验对比结果验证所提出控制方法的有效性.     

一种新型自调节灰色预测控制器

提出一种结合传统反馈控制方法和灰色预测控制的新型自调节灰色预测控制器，可对系统当前输出误差和预测系统输出误差进行合成形成一个综合误差，并用综合误差代替传统反馈控制方法中的实际误差项，这样控制器可根据系统当前和将来的响应来计算控制律．该控制器可根据预测精度来自动调整控制器参数，使控制器对系统响应具有适应性．仿真结果表明，与传统反馈控制方法相比，该控制器可获得更为优良的动态性能和鲁棒性．     

A variable structure MRAC with expected transient and steady-state performance

A new output feedback variable structure model reference adaptive control (VS-MRAC) scheme is proposed in this paper for uncertain plants with relative degree one. The scheme is based on the existing VS-MRAC structure together with a high gain switching mechanism to adjust the variable structure control signal. The main features of the scheme are that (1) the pre-specified transient and steady-state performance specifications for tracking error can be guaranteed, (2) it does not require the plant high frequency gain sign to be known a priori, (3) the usual assumption for MRAC system that the reference model is strictly positive real (SPR) is not needed and (4) the plant input disturbance, which is assumed to be unknown but bounded, can be completely rejected.     

线性自抗扰控制的抗饱和补偿措施

控制输入约束是实际工业过程中普遍存在的现象,然而控制器设计中通常都假设执行机构动态是线性的,因此当执行机构存在约束时,执行机构输出信号与控制器输出信号不一致,使系统的动态性能降低,甚至导致系统不稳定.本文针对线性自抗扰控制(linearactive disturbance rejection control,LADRC)执行机构的约束问题,提出两种抗饱和补偿方案,利用LADRC扩张状态观测器估计控制器状态或者控制器输出与执行器输出的误差,从而使LADRC能快速消除饱和.将这两种方法用到含执行机构饱和的一阶惯性加迟延被控对象进行仿真研究,结果表明两种补偿措施下线性自抗扰控制器能得到较好的控制性能.随后本文将LADRC抗饱和思想推广到负荷频率控制系统(load frequency control,LFC)中,仿真表明基于误差补偿的抗饱和方案对于LFC系统更为有效.     

离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制

本文基于迭代域的动态线性化方法,提出了一类单入单出离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制方案.无模型自适应迭代学习控制本质上属于一种数据驱动控制方法,仅利用被控对象的输入输出数据即可实现控制方案的设计.理论分析表明无模型自适应迭代学习控制方案可以保证最大学习误差的单调收敛性.数值仿真和快速路交通控制应用验证了无模型自适应迭代学习控制方案的有效性.