多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制

如何有效地处理输入输出之间的复杂耦合和系统的各种不确定性对多输入多输出非线性参数系统的控制至关重要.通过引入辅助动态信号来刻画未建模动态,采用自适应非线性阻尼的方法抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动、未建模动态和输入输出之间的耦合对系统性能的影响, 并基于控制李亚普诺夫函数法来设计多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制器.所提出的鲁棒自适应控制法不必对系统的未知参数进行估计.理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小.仿真结果例证了所提出控制法的有效性.     

带有未建模动态的光学跟踪望远镜的鲁棒自适应控制

针对光学跟踪望远镜非线性数学模型，提出一种鲁棒自适应控制器的设计方法，可用于存在未建模动态和未知有界扰动的情况。通过引入一动态信号抑止未建模动态的影响，并采用自适应阻尼来抑止各种不确定性。应用Lyapunov稳定性理论证明，本鲁棒自适应控制器可保证整个非线性系统的稳定性，且通过适当选择参数，满足任意的跟踪精度。仿真试验表明，和有关文献的模型参考自适应控制器相比，本鲁棒自适应控制器能够保证输出跟踪任一光滑参考信号，自适应速度快，控制效果有很大的改善。     

非线性参数系统的鲁棒自适应输出反馈控制

采用自适应非线性阻尼和变能量函数的方法来抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动和未建模动态的影响,并用高增益观测器来估计系统的状态。 针对用输入输出模型描述的非线性参数系统提出的一种鲁棒自适应输出反馈控制法,不必对系统的未知参数进行估计,也不必通过产生附加动态信号来抑制未建模动态。 理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小。仿真结果例证了控制法的有效性。     

一类中立非线性系统的未知参数谐波扰动补偿

对于一类受到外部未知参数谐波信号干扰下的中立非线性不确定系统,提出了一种基于自适应前馈补偿的控制器设计方法。首先设计非线性观测器将未知扰动估计问题转换为参数辩识问题,并在前馈通道对扰动进行抵消,其次设计具有鲁棒性能的状态反馈控制器来抑制未建模动态,从而在外部扰动和模型参数不确定同时作用下,使系统具有较好的控制性能。对二关节机械臂的仿真证明该方法的有效性。     

具有未建模动态的非线性跟踪系统的鲁棒干扰几乎解耦

针对一类具有未建模动态和有界时变干扰的单输入单输出非线性系统，提出鲁棒干扰几乎解耦的新定义。在此基础上，采用辅助动态信号来抑制未建模动态，运用自适应非线性阻尼来克服未知参数和非线性不确定性，通过坐标变换及构造Lyapunov函数，获得控制规律，使被控系统在未建模动态及有界干扰下，仍能实现跟踪。并且，只要适当选择控制参数，跟踪误差将会任意地小。仿真算例表明，提出的鲁棒干扰几乎解耦的定义和控制规律非常有效。     

一类非线性系统基于观测器的自适应容错控制

研究了一类不确定非线性系统的自适应容错控制问题。在系统的非线性函数、外界扰动、建模不确定性以及未知故障输入的上界均未知的情况下,通过构造Lyapunov函数,基于鲁棒自适应观测器设计了新的自适应容错控制器,使得闭环系统渐近稳定。最后,通过仿真算例说明了本文方法的有效性和优越性。     

非线性参数化系统的鲁棒自适应控制

针对一类重要的多输入多输出非线性参数化系统提出了一种新的鲁棒自适应控制器的设计方法,采用自适应非线性阻尼和变能量函数法来抑制未建模动态和扰动对系统的影响.Lya-punov稳定性分析和仿真结果表明,该方法可以保证整个系统的稳定性.     

非线性级联控制系统自适应设计与应用

运用反向步进和控制李亚普诺夫函数方法来对某种带未知有界扰动的级联非线性系统进行自适应控制器设计，使之达到输入状态稳定。运用更新法则来估计未知有界扰动，它只需要较少未知扰动信息，且可作为镇定控制的一部分。通过这种设计方法，系统可获得理想的全局鲁棒稳定性。在这里，通过一个带扰动的单摆实例来验征我们的理论。     

四旋翼姿态轨迹跟踪的滑模鲁棒自适应控制

针对系统中存在的建模不精确、参数不确定及外部扰动的问题,设计了滑模鲁棒自适应控制器,并引入Lyapunov函数对其稳定性进行了证明。利用自适应控制器来修正参数以适应系统对象和扰动动态特性变化,采用滑模鲁棒控制使系统在建模不精确和外部扰动情况下维持系统的动态特性。仿真结果表明,该控制器能有效克服系统存在的不确定性干扰、动态性能好、系统能够获得较高的姿态轨迹跟踪精度。     

一类不确定非线性系统的鲁棒调节控制

非线性不确定系统的调节控制是鲁棒控制理论的重要内容。文章研究一类带有未建模动态的控制系数完全未知的不确定非线性系统的鲁棒调节控制问题,应用改变供能函数率的方法、Nussbaum函数增益及局部小增益型条件,提出了鲁棒调节控制方案;分析了其稳定性;并对所提出的鲁棒调节控制方案进行了仿真验证。结果表明:所提出的控制方案对未建模动态、不确定非线性及时变未知控制系数具有良好的鲁棒性;应用改变供能函数率的方法能够克服未建模动态子系统可能导致的系统不稳定性;Nussbaum函数增益能够有效处理控制方向未知、时变的未知控制系数等严重的系统不确定性;局部小增益型条件可以有效解决不可测状态不确定性的增长问题。     

时变不确定性关联系统的分散鲁棒自适应控制

研究了时变不确定性关联系统的分散鲁棒自适应控制方法，考虑了包括参数不确定性、输入扰动和关联不确定性的系统，系统的不确定性假设为有界，但其界未知．系统的控制分为不确定项界的自适应估计和鲁棒控制两部分．对一互耦双倒立摆系统进行了仿真，结果证实了算法的有效性．     

复合材料成形液压机自适应鲁棒运动控制

针对复合材料液压机电液系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性和外干扰,设计基于非连续映射的非线性自适应鲁棒运动控制器. 自适应控制器对系统参数进行在线估计,所估计的参数虽不能完全收敛到真实值,但可以限定在上确界和下确界范围内,满足鲁棒控制不确定量上、下界的要求;参数自适应律渐进消除了参数不确定性引起的模型补偿误差,保证输出跟踪可以拥有规定的瞬态和稳态响应性能. 鲁棒控制律可以抑制未建模动态、参数估计误差和外干扰的影响. 利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明,设计的控制器对所规划的运动轨迹具有精确的跟踪控制和强鲁棒的控制性能.     

非周期时变非线性系统自适应迭代学习控制

对一类含有非周期时变不确定性的非线性系统的控制问题进行了研究。该系统具有严格反馈形式且控制增益未知。在控制器设计中,用一种具有迭代特性的神经网络消除了非周期时变不确定性的影响,并综合应用反演技术和鲁棒自适应控制技术消除了严格反馈结构和未知控制增益带来的设计问题。稳定性分析结果表明:系统所有状态量有界且输出量在积分意义下收敛到期望轨迹。仿真试验证明了所设计控制器的有效性。     

非线性随机系统的鲁棒自适应平滑估计算法

针对有色噪声下一类含有未建模动态和扰动的非线性随机系统,提出一种鲁棒自适应平滑估计算法。该算法通过极小化状态平滑估计误差的方差和相邻时刻残差的协方差,在线辨识状态滤波估计误差和残差的方差,实现对未建模动态和扰动的自适应补偿。仿真结果验证了该算法在解决有色噪声下非线性随机系统的时变时滞与参数联合估计问题中的有效性。     

基于神经网络的鲁棒自适应滑模迭代学习控制

对一类不确定非线性系统，包括不确定性机器人，提出一种自适应鲁棒迭代学习控制方案，学习控制用于学习周期性的系统不确定性，自适应滑模控制用于抑制非周期性系统不确定性，并且利用RBF神经网络自适应学习系统不确定性的未知上界，对不确定性系统动态和有界输入拢动具有鲁棒性，通过Lyapunov直接方法，确保了对每次迭代闭环系统是一致有界的，并且沿着迭代次数的增加，跟踪误差渐近收敛于零，仿真结果表明了该方案的有效性。     

水下运载器多变量鲁棒输出反馈控制方法

针对存在较大参数不确定性和仅具有位置、姿态测量的水下运载器的六自由度位姿控制难题,提出一种基于自适应平滑增益滑模观测器和多变量积分Backstepping控制器的非线性控制方法.解决水下运载器的鲁棒输出反馈控制问题,使用基于Lyapunov稳定性理论的设计方法保证观测器 控制器系统的稳定性.设计的自适应平滑增益滑模观测器,克服常规滑模观测器中所存在的高频颤振现象,从而获得较平滑的速度估计值.当存在模型不确定性和有界未知干扰时,可以保证速度估计误差以指数速率收敛至较小的球域内.设计的多变量积分Backstepping控制器,可以保证系统的跟踪误差同样收敛至较小的球域内.以浙江大学正在研制的海王号ROV六自由度控制为研究对象,使用所提出的控制方法与传统PID控制器进行对比仿真研究.仿真结果表明,当存在较大参数不确定性、较强未知外干扰和测量噪声时,所提出的控制方法具有较强的鲁棒性能,可以很好地跟踪参考轨迹,获得较好的动态性能和稳态控制精度.性能明显优于常规PID控制器,并且解决了PID控制器所存在的转艏角设定值不能大于90°的问题.