基于风速估计的风力机状态反馈滑模容错控制

针对风力机变桨距执行机构突变故障,提出了基于风速估计的自适应状态反馈滑模容错控制策略.首先,设计了基于自适应状态反馈滑模理论的鲁棒主动容错控制器,并结合全阶补偿器对控制律进行设计;然后,利用基于变速灰狼优化算法的组合径向基函数神经网络实现风速估计,可以改善风速测量精度并提高控制系统可靠性;最后,根据线性矩阵不等式和Lyapunov理论对控制器稳定性进行讨论,并与现有控制策略进行比较.仿真结果表明,在健康/故障的变桨距执行机构条件下,所提容错控制方法均能获得较好的控制效果.     

基于自适应逆的鲁棒容错飞行控制方法研究

研究飞行安全控制问题,可采用动态逆与神经网络模型参考自适应控制理论相结合,对飞机纵向自适应鲁棒容错飞行控制律进行设计,同时采用改进的粒子群算法优化神经网络参数,提高了自适应算法的效率.控制策略采用内-外环的控制结构,内控制回路以逆控制消除系统的非线性性和输出耦合;外控制回路基于模型参考自适应控制的思想,利用改进粒子群优化的神经网络设计前向自适应控制器,以消除逆控制的建模误差和对参数变化敏感的缺点,可使系统获得较好的动态性能和较强的鲁棒性.仿真结果表明采用的自适应鲁棒容错飞行控制方法有效抑制了操纵面故障,消除了对飞行任务的不良影响,保证了安全性能.     

可重构模块机器人分散容错控制

针对可重构模块机器人的执行器故障,提出一种基于自适应模糊系统的分散被动容错控制方法.该方法不需要机器人动力学模型与模块之间的信息交换,模块控制器分别采用间接和直接自适应方法设计,自适应参数的更新律基于Lyapunov稳定性理论设计,保证了系统的稳定性和H∞跟踪性能.数值仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

带有执行器故障的网络控制系统的自适应容错H∞控制

针对带有执行器故障的网络控制系统, 提出了一种自适应容错控制方法. 首先基于最近提出的一种新的网络诱导时滞模型, 设计了状态反馈形式的自适应容错控制器. 然后以线性矩阵不等式的形式给出了控制器存在的充分条件. 该条件不仅保证了系统在执行器故障和正常情形下均能达到稳定, 而且使得其H∞性能最优. 最后通过一个数值例子证明了所提方法的有效性.     

高速列车数据驱动无模型自适应容错控制

针对高速列车运行控制中的牵引/制动力约束和执行器故障问题,提出一种基于偏格式动态线性化的无模型自适应容错控制(PFDL-MFAFTC)算法.首先,利用无模型自适应控制框架下的伪梯度概念,将难以精确获取参数(列车质量、阻力以及执行器故障等)的高速列车动力学模型转化为偏格式动态线性化数据模型;其次,利用径向基函数神经网络(...     

基于学习观测器的航天器指定时间跟踪控制

针对一类含有外部扰动和执行器故障的刚体航天器姿态控制系统,提出一种基于自适应学习观测器的指定时间容错控制器的设计方案.首先,系统性地给出一种改进型自适应学习观测器设计方案,基于自适应学习观测器框架,设计航天器姿态系统的学习观测器实现对系统的综合扰动值估计;然后,利用综合扰动的估计信息和滑模控制理论设计指定时间容错跟踪控制器,使得系统的姿态角能够在指定时间跟踪指令信号,系统的收敛时间可通过容错控制器的参数预先设置,且与系统的初始状态值无关;接着,基于Lyapunov稳定性理论验证含有故障的姿态控制系统能够在指定时间内稳定;最后,通过数值仿真,与已有的观测器和有限时间控制方案进行对比,表明所提出方案的有效性和可行性.     

基于系统特征的自适应被动容错控制及其应用

本文在黄金分割鲁棒自适应控制器的基础上，设计了一种自适应被动容错控制器，能在线辨识对象特征模型，在线提取系统动态性能特征和故障特征，对控制系统执行机构和测量部件的某些软故障具有被动容错能力。与传统ＰＩＤ控制的对比仿真充分说明了这种控制方案的优越性。     

一种容错飞行控制的神经网络方法研究

文章提出了一种新的主动容错飞行控制系统设计方法,可同时进行飞控系统执行器的故障诊断和容错控制;首先建立飞机执行器故障模型,接着应用改进的BP神经网络算法,进行飞行控制系统模型辨识,实时进行故障诊断;然后根据故障诊断信息进行自适应容错控制,为了克服故障系统引起的模型误差和非线性因素的影响,设计了自适应神经网络PID参数整定和动态逆控制器,对飞行控制系统执行器故障进行容错控制,以实现系统的良好模型跟踪和动态性能;仿真结果表明,在保证闭环系统稳定的前提下,实现了执行器的在线故障诊断与容错控制,达到了理想的效果.     

倾转式三旋翼无人机的自适应鲁棒容错控制

本文针对受到外界未知扰动和模型不确定性影响的倾转式三旋翼无人机,研究了其在尾部舵机发生堵塞故障时的容错控制问题.通过对倾转式三旋翼无人机姿态动力学特性的分析,将尾部舵机堵塞故障加入到力矩解算方程中.基于自适应反步法和非奇异终端滑模控制,提出了一种不需要故障诊断的鲁棒容错控制设计.利用基于Lyapunov的分析方法证明了闭环系统的稳定性,以及姿态误差的渐近收敛性质.通过在三旋翼无人机半实物仿真平台的实时实验以及与滑模控制器的对比,验证了该算法在无人机尾部舵机发生堵塞故障时,对姿态运动具有较好的控制效果.     

航天器位姿运动一体化直接自适应容错控制研究

针对航天器近距离操作过程中追踪航天器位姿控制系统执行器故障问题,提出了一种直接自适应容错控制方法,保证了追踪航天器在发生执行器故障下的自身稳定性和对目标航天器位姿状态的渐近跟踪性能.基于对偶四元数的航天器位姿一体化控制系统模型,首先,假设故障已知,设计标称控制信号;然后,设计自适应更新律对标称控制信号中的未知参数进行估计,构成自适应控制信号;最后,利用多Lyapunov函数对多故障模式下的系统性能进行分析.仿真结果表明了所提方法的有效性.     

自适应鲁棒控制算法

本文根据内模原理提出了三种新的自适应鲁棒控制器,克服了 Song 等人提出的鲁棒控制器的缺点.本文提出的算法适用于跟踪任何参考信号,当系统的阶次发生变化时均能跟踪与调节,具有较强的鲁棒性。     

模型参考模糊自适应控制*

本文提出了一种模糊自适应机构的设计方法，所设计的自适应机构为偏差的非线性函数。用模糊自适应机构替代常规自适应机构，构成一个模型参考模糊自适应系统。导出了该系统稳定的充要条件，提出了一量化因子的选择方法，设计方法简单，便于工程应用。仿真结果表明：ＭＲＦＡＳ系统自适应性能好，抗内外扰动的能力强。     

Optimum design of linear multivariate sampled-data control systems†

This paper deals with the optimum design of linear multivariate sampled-data control systems,

Section 2 is concerned with the design of such control systems which are optimum on the basis of deadbeat performance. This design procedure is general and can be applied similarly to any deterministic inputs such as step, ramp, etc.

Section 3 is concerned with such control systems with respect to an integral form performance criterion. It is desired that the performance index takes the form of an integral, especially when the state variables of a control system are continuous with respect to time. For this reason, the minimum integral control is considered here.

The performance limits for such systems optimized for a deterministic input are considered in §4, and some interesting theorems are proved by using the w-transform.     

On the convergence of a model reference adaptive control algorithm with unknown high frequency gain

A model reference adaptive control algorithm is shown not to be exponentially convergent when the high frequency gain of the plant is unknown. The implication is that such an algorithm will be lacking in some way in robustness.     

Model-Reference Fuzzy Adaptive Control as a Framework for Nonlinear System Control

The paper presents a general methodology of adaptive control based on fuzzy model to deal with unknown plants. The problem of parameter estimation is solved using a direct approach, i.e. the controller parameters are adapted without explicitly estimating plant parameters. Thus, very simple adaptive and control laws are obtained using Lyapunov stability criterion. The generality of the approach is substantiated by Stone-Weierstrass theorem, which indicates that any continuous function can be approximated by fuzzy basis function expansion. In the sense of adaptive control, this implies the adaptive law with fuzzified adaptive control parameters. The proposed control algorithm may be viewed as an extension of classical adaptive control for linear plants, but compared to the latter it provides higher adaptation ability and consequently better performance if the plant is nonlinear. The global stability of the control system is assured and the tracking error converges to the residual set that depends on fuzzification properties. The main advantage of the approach is simplicity that suits control engineers since wide range of industrial processes can be controlled by the proposed method. In the paper, the control of heat exchanger is performed.     

新型自校正自适应原理研究及在船舶操纵中的应用

本文以实际工程应用为背景,在通常广义最小方差为基础的自校正自适应控制理论上建立性能更优越的新型自校正律。通过计算机仿真、比较试验及应用于最终的实船操纵系统均表明有极佳的效果。     

稳定的多级自适应控制器设计

本文设计了一种电液伺服系统的多级自适应控制器，用正实的概念，给出了控制器的设计程序。并用仿真方法对这种控制器进行了研究。     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

Simple adaptive control of processes with time-delay

This paper is concerned with the development of tuning guidelines and robustness evaluation tools for a simple adaptive control (SAC) scheme. The adaptive technique requires knowledge of only the relative degree of the plant and an upperbound of the process gain. This is an explicit or direct adaptive scheme. The SAC method is evaluated by simulated applications to two processes. The application of SAC to a process with time-delay is also considered in this paper. This issue has both theoretical, because of the strictly positive real (SPR) requirements, as well as practical appeal. Simulation results show the practicality and usefulness of the proposed algorithm.     

Some remarks on a conjecture in parameter adaptive control

A.S. Morse has raised the following question: Do there exist differentiable functions

$\text{f:R}{}^2\text{→ R}\text{and}\text{g:R}{}^2\text{→ R}$

with the property that for every nonzero real number λ and every (x₀, y₀) ∈ $\text{R}$² the solution (x(t),y(t)) of

$\text{x}\text{?}\text{(t) = x(t) + λf(x(t),y(t))}$

,

$\text{y}\text{?}\text{(t) = g(x(t),y(t))}$

,

$\text{x(0) = x}{}_0\text{, y(0) = y}{}_0$

, is defined for all t ? 0 and satisfies

$\text{lim}\text{t → + ∞}$

and y(t) is bounded on [0,∞)? We prove that the answer is yes, and we give explicit real analytic functions f and g which work. However, we prove that if f and g are restricted to be rational functions, the answer is no.