基于矩阵分解的多变量鲁棒自适应反推控制

针对含有输入未建模动态的一类MIMO系统,在高频增益矩阵的顺序主子式的符号已知的前提下,给出了多变量自适应反推控制器的设计.严格地证明了对一类未建模动态,闭环适应系统的所有信号都是全局一致有界的,且输出渐近收敛于零.     

输入受限四旋翼飞行器的模糊自适应动态面轨迹跟踪控制

针对输入受限条件下四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种模糊自适应动态面轨迹跟踪控制方法.该方法设计干扰观测器估计位置模型中复合扰动项,利用模糊系统逼近姿态模型中不确定项和外界干扰,并引入双曲正切函数和辅助系统处理输入受限问题,结合反演法和动态面技术设计轨迹跟踪控制器,以降低控制算法的复杂性,最后选取李雅普诺夫函数证明闭环系统所有信号一致最终有界.应用大疆M100飞行器模型进行仿真验证,结果表明所设计的控制器能够有效处理模型动态不确定和未知外界干扰问题,避免飞行器工作过程中因输入饱和导致执行器失效现象,精确地完成轨迹跟踪控制任务.     

非线性切换系统的二次镇定

研究多输入多输出非线性切换系统在任意切换律下的二次镇定问题.当非线性切换系统有一致规范型,且一致规范型的零动态在任意切换律是渐近稳定时,设计出状态反馈控制律,并构造出所有闭环子系统的共同二次Lyapunov函数,实现了这类多输入多输出非线性切换系统在任意切换策略下的二次可镇定性,所得结果也适用于线性切换系统。     

带有不确定性参数的多变量非线性系统的半全局实用镇定

研究一类含有零动态和不确定性参数的多输入多输出非线性系统的镇定问题,通过 构造一个组合Lyapunov函数,对非线性动态部分设计了一个控制器可半全局实用镇定整个 闭环系统的平衡点.仿真实例说明了所采用方法的有效性.     

一类多输入级联非线性切换系统的全局镇定

研究一类带有部分线性系统的多输入级联非线性切换系统的全局镇定问题. 首先, 给出保证线性部分有一致规范型的充分条件. 其次, 利用一致规范型及其零动态的共同二次Lyapunov函数设计状态反馈使得线性部分在任意切换律下镇定. 最后, 通过构造共同Lyapunov函数能实现闭环系统在任意切换律下的全局渐近稳定性.     

非线性最小相位系统输出反馈镇定的一个注记

讨论了单输入单输出非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定.通过加积分器和非 线性变换将系统化为一种标准形式,并基于标准形式的线性部分提出了动态补偿器的设计方 法.然后根据得到的中心流形的表达式和稳定性定理,在零动态流形为一维时,证明了闭环系 统的渐近稳定性,最后给出了一个零动态不具有齐次渐近稳定性但仍能动态输出反馈镇定的 非线性最小相位系统的例子.     

模糊输出反馈实现动态不确定非线性系统的几乎干扰解耦

研究一类单输入单输出动态不确定非线性系统的几乎干扰解耦问题. 首先设计一类新型的模糊高增益观测器估计非线性系统的未知状态; 然后结合自适应模糊backstepping 控制、小增益定理和改变供能函数方法, 给出鲁棒自适应模糊控制器的设计. 所设计的控制器不仅可以保证整个闭环系统在输入到状态实际稳定意义下稳定, 同时抑制了干扰对输出的影响. 仿真结果表明了所提出控制方法的有效性.

     

一类不确定非线性系统具有扇形非线性输入的鲁棒几乎干扰解耦控制

研究了一类具有不确定非线性输入 ,结构亦不确定的非线性系统的鲁棒几乎干扰解耦问题 .在非线性输入的扇形界及不确定性特性已知的条件下 ,所设计的控制器能保证闭环系统从干扰到输出的L2 增益保持在给定水平上 .     

基于干扰观测器的非线性不确定系统自适应滑模控制

本文研究了一类基于非线性干扰观测器的多输入多输出非线性不确定系统的边界层自适应滑模控制方法并应用于近空间飞行器高精度姿态控制.考虑系统存在不确定性和外部干扰上界未知的情况,设计了基于干扰观测器的边界层自适应滑模控制器,以消除传统滑模控制中的"抖振"现象,使跟踪误差趋近于零.同时,利用李雅普洛夫方法严格证明了闭环系统的稳定性.最后将所研究的自适应滑模控制方法,应用于某近空间飞行器的姿态控制中,仿真结果表明在不确定性和外部干扰作用下能保证姿态控制的稳定性,对参数不确定具有较好的鲁棒性.     

具有干扰输入的大型互联线性系统的分散有限时间镇定

借助于大型互联线性系统有限时间稳定性的定义,对具有干扰输入的大型互联线性系统引入了分散有限时间镇定的概念,并对一类具有干扰输入的大型互联不确定线性系统进行了分散状态反馈和分散动态输出反馈控制器设计,利用线性矩阵不等式（LMI）方法,提出了一个充分条件.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是有限时间稳定的.     

有界扰动下约束非线性系统鲁棒经济模型预测控制EI北大核心CSCD

针对未知但有界扰动下约束非线性系统,提出一种新的鲁棒经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略,保证闭环系统对扰动输入具有输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).基于微分对策原理,分别优化经济目标函数和关于最优经济平衡点的鲁棒稳定性目标函数,其中经济最优性与鲁棒稳定性是具有冲突的两个控制目标.利用鲁棒稳定性目标最优值函数构造EMPC优化的隐式收缩约束,建立鲁棒EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点相对于有界扰动输入到状态稳定性结果.最后以连续搅拌反应器为例,对比仿真验证本文策略的有效性.     

冷带轧机厚控系统自适应鲁棒输出反馈动态控制器设计

冷带轧机厚控系统可被认为是一个受外界干扰的线性不确定时滞系统.本文首先设计了标称系统下的鲁棒输出反馈动态控制器,以改善闭环系统的动静态性能;其次,在系统不需要满足不确定性匹配条件的情况下,将参数和外部扰动不确定性综合考虑.应用Lyapunov稳定性理论设计了系统不确定性上界参数的自适应估计器和系统的自适应控制器,保证了闭环系统的渐近稳定性,减小了设计的保守性;两者结合实现了板带出口厚度的有效控制.最后通过一个仿真实例说明本文所提出的自适应鲁棒控制器的有效性.     

一类不确定时滞奇异系统的鲁棒非脆弱控制

针对不确定奇异时滞系统，研究了鲁棒非脆弱控制问题。假定不确定性范数有界，设计了基于观测器的控制器，使得闭环系统在不确定性影响下保持鲁棒稳定。仅通过求解相应线性矩阵不等式就可得到鲁棒状态反馈控制器，该控制器不仅对所有容许的系统不确定性使相应的闭环系统渐近稳定，而且满足控制器本身是非脆弱的，达到抑制干扰的效果。     

全向移动足球机器人的鲁棒方差控制

针对存在参数不确定性及不确定性扰动的全向移动足球机器人模型,提出具有方差约束和闭环极点约束的鲁棒控制方法。该方法对状态协方差进行最小化优化处理,使控制系统更能有效地抑制扰动的影响,同时约束系统闭环极点区域,使控制系统具有良好的动态特性,最后还对控制器的能量进行了最小化优化。基于线性矩阵不等式(LMI)方法,用Mat-lab求解器得出上述优化问题的结果,进而获得了鲁棒控制器,并通过仿真说明了该方法具有良好的控制效果。     

Disturbance-observer-based robust control for time delay uncertain systems

A robust control scheme is proposed for a class of systems with uncertainty and time delay based on disturbance observer technique. A disturbance observer is developed to estimate the disturbance generated by an exogenous system, and the design parameters of the disturbance observer are determined by solving linear matrix inequalities (LMIs). Based on the output of the disturbance observer, a robust control scheme is proposed for the time delay uncertain system. The disturbance-observer-based robust controller is combined of two parts: one is a linear feedback controller designed using LMIs and the other is a compensatory controller designed with the output of the disturbance observer. By choosing an appropriate Lyapunov function candidate, the stability of the closed-loop system is proved. Finally, simulation example is presented to illustrate the effectiveness of the proposed control scheme.     

Robust Tracking Control of Uncertain MIMO Nonlinear Systems with Application to UAVs

In this paper, we consider the robust adaptive tracking control of uncertain multi-input and multi-output (MIMO) nonlinear systems with input saturation and unknown external disturbance. The nonlinear disturbance observer (NDO) is employed to tackle the system uncertainty as well as the external disturbance. To handle the input saturation, an auxiliary system is constructed as a saturation compensator. By using the backstepping technique and the dynamic surface method, a robust adaptive tracking control scheme is developed. The closed-loop system is proved to be uniformly ultimately bounded thorough Lyapunov stability analysis. Simulation results with application to an unmanned aerial vehicle (UAV) demonstrate the effectiveness of the proposed robust control scheme.      

可重构飞行控制律设计的混合特征结构配置方法研究

将特征结构配置与模糊控制理论相结合对飞机侧向飞行重构控制律进行设计.首先介绍了重构控制律中特征结构配置的原理和反馈增益矩阵的算法实现,在此基础上结合带优化修正参数的无量化模糊控制方法对闭环系统进行鲁棒控制器设计.该控制策略以特征结构配置作为故障后系统的内环控制器,模糊控制器作为外环控制器,使系统获得较好的动态性能和较强的鲁棒性.仿真结果表明系统有效抑制了内部参数摄动对飞行任务的不良影响.     

保证闭环系统鲁棒稳定性的干扰观测器系统性设计方法

研究带有干扰观测器(Disturbance observer,DOB)的反馈控制系统对模型不确定性鲁棒稳定的充分条件,在此基础上,选取满足此充分条件的加权函数,使得标准H∞干扰观测器设计方法保证对受控对象参数变化的鲁棒稳定性.提出了在H∞干扰观测器设计中兼顾鲁棒性设计指标和结构约束的频率加权函数的选取方法.利用加权函数选取的自由度,在干扰观测器低通滤波器设计中,实现Q—滤波器在截止频率上的高峰幅度与干扰抑制性能之间的最佳折中,使得干扰观测器在满足其幅度指标的条件下,具有最优干扰抑制性能.实验结果表明该方法保证了闭环反馈系统的鲁棒稳定性,同时,具有实现其他设计指标的自由度.     

具有时滞的积分和不稳定对象的鲁棒控制

针对含时滞的积分和不稳定对象提出了一种新颖的两自由度控制结构,首先用一个比例控制器镇定给定值响应,然后基于鲁棒H₂最优性能指标设计给定值跟踪控制器.根据实际运行抗干扰要求,在对象输入和输出端之间设计负载扰动抑制闭环,利用扰动观测器抑制负载干扰信号,通过提出期望的闭环余灵敏度函数来确定扰动观测器,同时给出了扰动抑制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.最后通过仿真实例验证了该方法相对于近期其它方法的优越性.     

基于H∞理论的关联大系统分散鲁棒控制

基于H∞理论提出了关联大系统分散鲁棒控制的一种新的设计方法.得到的控制器不但 使闭环系统渐近稳定,而且能使闭环系统从扰动输入到被控输出的传递矩阵的H∞范数小于 某个给定的扰动变小常数,并对系统参数的不确定性具有鲁棒性.