汽包锅炉汽轮机系统的非线性σ校正复合模型参考自适应控制

提出引入σ校正技术的复合模型参考自适应控制方法,可以克服已知的系统干扰。存在未建模动态和未知干扰时,在任何有界的初始条件下,σ校正复合模型参考自适应控制系统的跟踪误差都是有界的。针对典型的汽包锅炉汽轮机系统的非线性模型,将静态状态反馈精确线性化方法和σ校正复合模型参考自适应控制方法相结合,设计了协调控制器。讨论了静态全状态反馈线性化对多输入多输出系统的干扰抑制能力和对多输入多输出摄动系统的鲁棒线性化问题。介绍了非线性σ校正复合模型参考自适应控制器的设计方法。给出了满足约束条件前提下的模型匹配条件的极点配置设计方法。仿真结果表明,所设计的复合控制系统可以实现良好的解耦控制,鲁棒性和抗干扰能力强。     

不确定混沌电力系统的鲁棒自适应跟踪控制

针对混沌电力系统的跟踪控制问题,在考虑系统含有常参数不确定性及未知干扰的前提下,采用动态面控制方法,设计了鲁棒自适应跟踪控制器,保证了闭环系统的半全局渐近稳定,进而使输出渐近跟踪参考轨迹.理论分析及仿真结果表明,所设计的自适应非线性控制器能够有效抑制简单电力系统的混沌振荡,且具有一定的适应性及鲁棒性.     

永磁直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器设计

对永磁直线伺服系统提出非线性自适应鲁棒控制器的设计方法。在永磁直线伺服系统非线性数学模型的基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型。将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器设计问题,通过构造存储函数得到包含电阻辨识算法的自适应鲁棒控制器的定理,证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐进稳定。仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好的抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求。     

无角速度测量的姿态跟踪动态PD控制

针对太阳帆板展开过程中存在系统切换和外部未知干扰的航天器姿态跟踪控制问题,提出了角速度可测和角速度不可测的姿态跟踪自适应动态比例微分(PD)控制器。本文先设计自适应更新律补偿外部复合干扰,提出了姿态角及角速度全状态可测的自适应PD控制器;接着针对角速度不可量测,基于无源控制理论给出估算角速度的动态观测器,提出一种仅有姿态角跟踪误差信息的变增益动态PD控制器,并理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性;数值仿真验证了变增益动态PD控制器对太阳帆板展开过程中,航天器的姿态跟踪控制的鲁棒性和有效性。     

风力发电系统最大功率跟踪自适应鲁棒控制

为了提高风力发电系统最大功率跟踪(MPPT)运行的工作性能,针对系统未知建模误差和外部扰动等不确定问题,提出了一种MPPT自适应鲁棒控制方法。该方法建立在基于广义扰动的风力发电系统角速度跟踪动态模型基础上,不依赖于系统模型参数和外部扰动辨识。利用MPPT跟踪偏差的非线性状态反馈和扰动边界值的在线实时估计,自适应地调整切换控制项增益,以加快系统收敛的速度。实际控制律经过一阶积分输出,进一步削弱控制输出信号幅值的抖振,平滑发电转矩,提高跟踪精度。通过构造Lyapunov函数,验证了闭环系统的全局稳定性。通过与常规线性PID控制和非线性动态状态反馈控制(SFC)进行仿真比较,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和自适应性。     

串联式混合动力汽车辅助功率单元自适应控制

针对串联式混合动力汽车辅助功率单元对车辆目标转速和目标功率跟踪的控制问题,提出一种具有干扰抑制的自适应控制策略.根据系统固有的非线性和实际运行过程中系统参数变化、负载干扰带来的不确定性的特点,建立了整个系统的动态描述,结合自适应反步设计方法和L2增益干扰抑制技术,综合设计系统的非线性自适应控制器.理论分析和仿真研究结果...     

基于干扰观测器的永磁同步直线电机自适应PID控制

针对永磁同步直线电机精确速度跟踪的问题,提出一种基于干扰观测器的自适应PID控制器。针对基于矢量控制的直线电机模型设计非线性干扰观测器进行干扰观测。同时,基于李雅普诺夫稳定性设计超限补偿控制器以及在线更新的投影自适应律使PID控制律始终跟随反馈控制律。最后通过试验分析结果,证明了该控制策略有更好的动态性能及鲁棒性。     

离散模糊二次多项式系统输出反馈跟踪控制

针对一类离散模糊二次多项式系统,设计了输出反馈跟踪控制器。首先,提出了一类离散模糊二次多项式模型;然后,基于非线性控制方法中的反馈线性化方法,设计了输出反馈跟踪控制器,使得闭环离散模糊二次多项式系统的输出可以实现对有界时变参考轨迹的动态跟踪。针对应用反馈线性化方法易出现的奇异性问题,建立了一个充分条件,用于判定一个给定的离散模糊二次多项式系统是否会出现上述问题。最后,通过对数值算例的仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。     

航天器姿态跟踪系统自适应滑模控制

针对刚体航天器存在外部有界干扰问题,结合自适应控制方法和滑模控制方法的优点,提出并设计了自适应滑模控制器。由于引入自适应律可以实现对外部干扰的在线估计,提高了控制律对外部干扰适应能力,体现了用自适应滑模方法设计的控制器对外部干扰的鲁棒性。将经典滑模控制器中的符号函数用双曲正切函数替换,消除了系统产生的抖振。最后将设计的控制器应用于航天器姿态跟踪控制中,并用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的渐进稳定性,仿真结果表明该方法对系统外部干扰的影响具有良好的鲁棒性,设计的该控制策略可以实现高精度航天器姿态跟踪控制。     

基于反馈线性化的永磁直线同步电机自适应动态滑模控制

在高速、高精度永磁直线同步电机伺服系统中,直轴电流和交轴电流之间、线速度和电流之间存在的非线性耦合及参数摄动和负载扰动等不确定因素,严重影响速度跟踪精度和响应速度.为此,该文采用反馈线性化控制方法,通过坐标变换和状态反馈,将电机仿射非线性模型解耦线性化为独立的电流子系统和线速度子系统.在线性化模型的基础上,设计动态滑模控制器,降低反馈线性化控制对直线电机数学模型的依赖性,提高伺服系统的鲁棒性.同时设计自适应控制律估计系统不确定性扰动,削弱系统抖振现象.仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能有效提高速度跟踪性能,增强系统的鲁棒性.     

基于终端滑模控制的移动机器人轨迹跟踪

针对移动机器人受到外部不规则扰动时易出现速度和位姿误差跳变的问题,提出了一种基于扰动观测器的动态终端滑模控制方法。结合运动学模型,利用李雅普诺夫法设计虚拟控制器,进一步设计非奇异动态终端滑模轨迹跟踪控制器。为减小外部扰动对系统的影响,设计非线性扰动观测器对控制器进行扰动补偿。最后,将本文所提方法与自适应滑模控制方法进行仿真比较。结果显示,在第15 s扰动发生阶跃变化时,自适应滑模控制方法的线速度和角速度分别发生1.4 m/s和1.24 rad/s的跳变,而本文所提方法速度跳变幅度小于自适应滑模控制方法的1/10。仿真结果表明,本文所提方法可有效地抑制扰动对系统的影响,减小移动机器人速度和位姿误差的跳变幅度。     

Indirect adaptive control of nonlinear system via dynamic multilayer neural networks with multi‐time scales

This paper deals with adaptive nonlinear identification and trajectory tracking problem via dynamic multilayer neural network with different time scales. By means of a Lyapunov‐like analysis, we determine stability conditions for the on‐line identification. Then, a sliding mode controller is designed for trajectory tracking with consideration of the modeling error and disturbance. The main contributions of the paper lie in the following aspects. First, we extend our prior identification results of single‐layer dynamic neural networks with multi‐time scales to those of multilayer case. Second, the e‐modification in standard use in adaptive control is introduced in the on‐line update laws to guarantee bounded weights and bounded identification errors. Third, the potential singularity problem in controller design is solved by using new update laws for the NN weights so that the control signal is guaranteed bounded. The stability of proposed controller is proved by using Lyapunov function. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于 ESKF-MPC 的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

四旋翼无人机的轨迹跟踪控制容易受到风扰和测量噪声的影响,针对上述问题, 提出了一种基于扩展状态卡尔曼滤波 (extended state based Kalman filter, ESKF)的模型预测控制(model predictive control, MPC)方法。 首先, 采用牛顿-欧拉方法建 立风扰影响下的四旋翼无人机动力学模型; 然后, 位置控制采用基于误差模型的 MPC 方法, 利用 ESKF 估计风扰并对控制量 进行前馈补偿; 采用反馈线性化方法将姿态动力学模型线性化, 并设计基于 ESKF-MPC 的姿态控制器;最后, 仿真结果表明测 量噪声方差为 0. 000 1 时该方法的位置跟踪均方误差比自抗扰控制方法的误差小 0. 013 m, 当方差大于 0. 000 1 时自抗扰控制 方法使得系统不稳定,而本文的方法仍可以实现较好的位置跟踪。     

基于观测器的异步电机随机系统模糊反步位置跟踪控制

提出了一种基于观测器的异步电机随机系统模糊反步位置跟踪控制方法:通过构造降维观测器估计转子角速度;采用模糊逻辑系统逼近系统模型中的未知随机非线性函数。利用动态面控制技术解决传统反步设计中存在的"计算爆炸"问题。仿真结果表明:所提出的控制方法可以克服随机扰动的影响,并且确保跟踪误差收敛到足够小的原点邻域内。     

Adaptive fault-tolerant tracking control for nonlinear systems with unknown control coefficient and input saturation

In this article, the tracking control problem is investigated for a class of nonlinear systems in the presence of unknown disturbance, input saturation, actuator fault, and unknown control coefficient. A novel disturbance observer-based adaptive fault-tolerant tracking control strategy is proposed with regard to nonlinear systems. Based on the Gaussian error function, the auxiliary dynamic system is designed to offset effects caused by the input saturation. Moreover, the Nussbaum-type function is employed to avert control singularity and deal with the unknown control coefficient. A theoretical analysis indicates that the boundedness of all signals in the closed-loop system can be guaranteed. Finally, two examples with one concerning the dynamic point-the-bit rotary steerable drilling tool system are given to confirm the validity of the method.     

一类不确定非线性系统的动态面输出调节方法

针对一类由线性中性稳定的外系统驱动的具有未建模动态和外界扰动的非线性不确定系统的输出调节问题,结合动态面控制法和内模原理提出一种具有动态面控制的设计方法.根据非线性输出调节问题可解的必要条件,运用状态变换和标准内模将输出调节问题转化为镇定问题.运用动态面控制法将一阶滤波器引入反步设计中,避免了反步设计中所存在的"膨胀项...     

Passivity‐based adaptive output tracking control for switched nonlinear systems with uncertain parameters

This paper addresses the issue of the adaptive output tracking control for switched nonlinear systems with uncertain parameters. The solvability of the tracking control problem for each subsystem is not necessary to hold. Individual update laws corresponding to different unknown parameters are adopted to reduce the conservativeness produced from the adoption of a common undated law. By means of the dual design of the adaptive controllers and a state‐dependent switching law using multiple storage functions technique, several conditions are obtained under which the adaptive output tracking control problem for switched nonlinear systems is solvable. Finally, an example shows the effectiveness of the proposed method.     

基于摩擦补偿的伺服转台自抗扰控制策略研究

摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。     

单相级联H桥整流电路非线性控制策略

针对电力电子牵引变压器输入级单相级联H桥(CHB)整流电路的非线性及扰动工况,提出一种基于静止坐标系的非线性优化控制策略。根据系统仿射非线性模型及微分几何理论,提出基于部分反馈线性化的零动态设计方案,对其线性部分采用二次型最优方法以确定反馈增益,并引入谐振环节以实现零相差跟踪;对于零动态则采用基于扩张状态观测器的自抗扰控制策略,以提高系统在负载大范围扰动时的控制品质。实验结果表明,该控制策略能提高CHB系统在电网电压及负载扰动时的动态响应速度,保证网侧电流及直流电压快速稳定调节,同时使网侧在单位功率因数下运行,各模块直流电压均衡。