不确定非线性系统的高阶滑模控制器设计

针对一类不确定非线性SISO系统,结合系统有限时间稳定理论与积分滑模控制理论,提出了一种新的高阶滑模控制器设计方法,改善了现有高阶滑模控制中存在的缺陷.积分滑模保证了系统初始时刻就具有抗扰能力,同时采用有限时间稳定观测器实现了高阶滑模的输出反馈控制.仿真结果表明该控制器可使系统在有限时间内收敛,并有效地减小了系统抖振.     

不确定非线性系统的自适应反演终端滑模控制

针对一类参数严格反馈型不确定非线性系统, 本文提出一种自适应反演终端滑模控制方法. 反演控制的前n-1步结合自适应律估计系统的未知参数, 第n步采用非奇异终端滑模, 使系统最后一个状态有限时间内收敛.利用微分估计器获得误差系统状态的导数, 并设计了高阶滑模控制律, 去除控制抖振, 使系统对于匹配和非匹配不确定性均具有鲁棒性. 同自适应反演线性滑模方法相比, 所提方法提高了系统的收敛速度和稳态跟踪精度, 并且控制信号更加平滑. 仿真结果验证了该方法的有效性.     

具有强鲁棒性的滑模变结构控制

针对一类高阶不确定非线性系统,基于指数型快速终端滑模的良好特性,提出了一种新的滑模变结构控制．系统状态变量能以较快的收敛速度在有限时间内到达各级滑模面的邻域,并最终收敛到平衡点附近很小的区域．使用李亚普诺夫稳定性理论证明了系统的渐近稳定性,并推导出各级邻域和系统不确定环节的数学关系．Matlab仿真验证了系统的强鲁棒性．     

非匹配不确定系统的自适应反步非奇异快速终端滑模控制

针对一类n阶非匹配不确定系统,提出一种自适应反步非奇异快速终端滑模控制方法.控制的前n-1步采用自适应反步控制策略,消除非匹配不确定性的影响;最后一步利用误差的积分构造非奇异快速终端滑模面,设计控制律使系统第n个状态有限时间收敛.该方法对系统中匹配和非匹配不确定项均具有鲁棒性,比自适应反步终端滑模方法具有更快的收敛速度.理论分析证明了闭环系统的稳定性,仿真结果验证了该方法的有效性.     

多输入多输出非线性不确定系统连续高阶滑模控制

针对一类MIMO非线性不确定系统,提出一种新的连续高阶滑模控制算法.引入状态反馈使得系统高阶滑模控制问题等效转换为多变量不确定积分链的有限时间稳定问题,首先针对标称系统设计有限时间到达连续控制律,实现系统状态快速收敛,然后采用多变量非解耦形式超螺旋算法克服系统不确定性,实现鲁棒性,最终使得系统控制作用连续、滑模抖振得以大大抑制.基于二次型Lyapunov函数证明系统的有限时间稳定性.针对三阶不确定系统有限时间稳定和气垫船圆形航迹跟踪问题分别进行了仿真,验证了所提算法的有效性、鲁棒性.     

永磁同步电机自适应高阶滑模Type-2模糊控制

针对t永磁同步电机数学模型不确定问题,提出一种自适应高阶滑模Type-2模糊控制方法.采用积分滑模面二阶滑模控制律,保持传统滑模控制的鲁棒性并实现不含不确定高阶输入输出有限时间稳定;不需要预先确定干扰与不确定上边界,利用yapunov理论获得自适应调节Type-2模糊规则生成Super--Twisting信号削弱抖振.仿真结果表明永磁同步电机具有良好的跟踪性能,同时验证了该方法的可行和有效性.     

不确定非线性系统的自适应反推高阶终端滑模控制

针对一类非匹配不确定非线性系统,提出一种神经网络自适应反推高阶终端滑模控制方案.反推设计的前1步利用神经网络逼近未知非线性函数,结合动态面控制设计虚拟控制律,避免传统反推设计存在的计算复杂性问题,并抑制非匹配不确定性的影响;第步结合非奇异终端滑模设计高阶滑模控制律,去除控制抖振,使系统对于匹配和非匹配不确定性均具有鲁棒性.理论分析证明了闭环系统状态半全局一致终结有界,仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

具有未知参数的混沌系统的有限时间滑模同步控制

针对带有未知参数和非线性输入的两个不同的混沌系统之间的同步问题进行研究. 提出一个相比于传统滑模面具有更快收敛速度的终端滑模面, 并结合自适应控制理论和滑模控制理论, 设计一个自适应滑模控制律, 使同步误差在有限时间内收敛到滑模面, 并沿滑模面在有限时间内收敛到零点, 最终实现两个不同的混沌系统之间的同步. 最后, 以带有不确定性和外部扰动的Lorenz 系统和Liu 系统为例进行数值仿真, 仿真结果表明, 同步误差在有限时间内收敛到零点, 从而验证了所设计控制律的有效性和可行性.     

基于干扰观测器的终端滑模控制研究

针对一类非线性不确定系统,提出一种带干扰观测器的终端滑模控制TSMC方案.在不考虑外部干扰的影响下,设计了终端滑模控制,保证系统状态在有限时间内收敛到零;当存在干扰时,构造了非线性干扰观测器系统,以在线逼近未知外部干扰,消除其影响.考虑输人通道的不确定性,采用自适应方法在线逼近不确定的上界,并采用Lyapunov方法严格证明了自适应闭环系统的稳定性.对一级倒立摆系统进行仿真,仿真结果表明了所设计控制方案的有效性.     

一类3阶非线性系统的非奇异终端滑模控制

针对传统非奇异终端滑模控制方法不适用于3阶系统的问题,提出一类具有不确定和外干扰的3阶非线性系统的新型非奇异终端滑模控制方法.该方案首先结合backstepping控制中的动态面方法和传统2阶非奇异终端滑模控制构造非奇异3阶终端滑模面,首次提出采用高阶滑模微分器估计值代替控制器中的负指数项.采用非线性干扰观测器任意精度地估计不确定和干扰,设计控制器中的补偿项.采用终端吸引子函数做趋近律避免抖振的同时能保证有限时间趋近滑模面.基于有限时间稳定李雅普诺夫定理证明了被控状态将在有限时间内收敛到任意小的闭球内.所提出方案快于传统的递阶线性滑模控制和其他非奇异终端滑模控制.仿真中与其他滑模控制方案对比,总误差减小18%以上,超调及收敛时间也显著下降.     

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。     

自适应容错控制的发展与展望

自适应容错控制出现了一些新进展及其代表性工作.首先,给出自适应容错控制的内涵;然后,将其分为四大类:基于故障参数估计的自适应容错控制,基于近似模型的自适应容错控制,基于多模切换与校正的自适应容错控制和直接自适应容错控制,重点论述了模型参考自适应容错控制;最后,提出了一些具有挑战性的问题.     

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.