基于不确定逼近的机械手自适应鲁棒预测控制

针对具有参数不确定性和未知外部干扰的机械手轨迹跟踪问题提出了一种多输入多输出自适应鲁棒预测控制方法. 首先根据机械手模型设计非线性鲁棒预测控制律, 并在控制律中引入监督控制项; 然后利用函数逼近的方法逼近控制律中因模型不确定性以及外部干扰引起的未知项. 理论证明了所设计的控制律能够使机械手无静差跟踪期望的关节角轨迹. 仿真验证了本文设计方法的有效性.     

自治飞艇直接自适应模糊路径跟踪控制

针对具有模型不确定和未知外部干扰的自治飞艇, 提出了直接自适应模糊路径跟踪控制方法. 该方法由路径跟踪控制和自适应模糊控制两部分组成. 首先基于飞艇的平面运动模型设计路径跟踪控制律, 包括制导律计算、偏航角跟踪和速度控制3 部分; 然后构造直接自适应模糊控制器逼近路径跟踪控制律中的不确定项. 稳定性分析证明所设计的控制律能使飞艇跟踪给定的期望路径, 跟踪误差收敛到原点的小邻域内. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

基于跟踪误差调节的非线性自适应模糊预测控制

将模糊逻辑系统引入预测控制，对一类非线性离散系统提出了直接自适应模糊预测控制的方法，此方法首先建立被控对象的预测模型;然后基于此模型直接利用模糊逻辑系统设计预测控制器，并基于跟踪误差对控制器参数中的未知向量进行自适应调整;最后证明了此方法可使跟踪误差收敛到原点的一个小邻域内。     

挠性卫星的变结构姿态控制

将输入输出线性化控制与自适应模糊滑模控制相结合,并将其应用于挠性卫星姿态机动控制中.给出了卫星姿态控制器的基本形式.用自适应模糊控制逼近滑模控制中非线性控制分量,并推导了模糊规则参数调整的自适应律.在线调节自适应模糊控制器的参数以克服挠性卫星的不确定性,具有较强的鲁棒性.仿真结果表明该方法实现了较高精度的卫星姿态控制.     

非对称饱和扇形输入非线性系统的自适应模糊控制

针对一类具有未知不确定性,且状态不可测的非线性系统,考虑了输入端的饱和非对称扇区非线性特性影响,提出了系统模型未知情形下基于自适应模糊观测器的跟踪控制方案,采用Lyapunov-Krasovskii函数给出了滑模控制器参数和模糊逻辑的自适应调整律.所提方法不仅可保证闭环跟踪系统的稳定性,还削弱了传统方法对模型结构的依赖...     

基于自适应神经网络的不确定非线性系统的模糊跟踪控制

提出了一种基于模糊模型和自适应神经网络的跟踪控制方法.在系统具有未知不确定非线性特性的情况下,首先利用T＿S模糊模型对系统的已知特性进行近似建模,对基于模糊模型的模糊H∞跟踪控制律进行输出跟踪控制.并在此基础上,进一步采用RBF神经网络完全自适应控制,通过在线自适应调整RBF神经网络的权重、函数中心和宽度,从而有效地消除系统的未知不确定性和模糊建模误差的影响,保证了非线性闭环系统的稳定性和系统的H∞跟踪性能,而不要求系统的不确定项和模糊建模误差满足任何匹配条件或约束.最后,将所提出的方法应用到一非线性混沌系统,仿真结果表明了所提出的方案不仅能够有效地稳定该混沌系统,而且能使系统输出跟踪期望输出.     

一类纯反馈力学系统的自适应模糊动态面控制

针对一类纯反馈形式的不稳定力学系统,提出自适应模糊动态面控制方法。在一般动态面控制的设计框架下,引入模糊系统逼近模型的未知函数,设计自适应律在线估计模糊系统权参数和模型未知参数,通过Lyapunov方法证明得出闭环系统半全局稳定。该策略避免了传统反演设计存在的“微分爆炸”现象,并且解决了纯反馈系统控制设计中通常存在的循环设计问题。仿真结果表明,控制系统能够克服不确定性,且能够简单有效地实现跟踪控制。     

一类基于间接自适应模糊系统的非线性预测控制

考虑了一类多输入多输出非线性不确定系统的自适应模糊预测控制律设计问题．根据系统的跟踪误差在线调整间接模糊系统的权值,使其一致逼近系统中的未知非线性函数,并引入一个鲁棒控制器来提高整个系统的控制性能．通过泰勒展开设计出了基于间接自适应模糊系统的预测控制律,避免了在线优化带来的繁重的计算负担．基于李亚普诺夫原理,证明了闭环系统最终一致有界．最后利用本文提出的控制方案设计了高超声速飞行器的姿态控制系统,仿真结果表明了控制方案的有效性．     

未知多变量非线性系统自适应模糊预测控制

对一类未知多变量非线性系统提出了直接自适应模糊预测控制方法,此方法首先对被控对象提出了线性时变子模型加非线性子模型的预测模型,然后直接用模糊逻辑系统组成的向量来设计预测控制器,并基于时变死区函数对控制器中的未知向量和广义误差估计值中的未知矩阵进行自适应调整．文中证明了此方法可使广义误差向量估计值收敛到原点的一个邻域内．     

柔性关节微操作机器人自适应模糊预测控制

对一种柔性关节微操作机器人系统提出了多输入多输出直接自适应模糊广义预测控制方法,此方法先基于机器人理论模型设计出广义预测控制器,再构造直接自适应模糊控制器逼近广义预测控制器,并用机器人视觉误差信息对控制器参数和广义误差向量估计值中的未知向量进行自适应调整,以增强对建模误差的鲁棒性,并证明了所设计的控制器可使微操作机器人跟踪时变参考轨迹时的广义误差估计值收敛到原点的小邻域内,以达到控制要求,仿真结果验证了此方法的有效性.     

基于自适应模糊与输入输出线性化的卫星姿态控制

将自适应模糊控制与输入输出线性化控制相结合，构成混合控制器，并将其应用于挠性卫星的姿态机动控制．给出了卫星姿态控制器的基本形式，分析了控制器参数的选取准则．在线调节自适应模糊控制器的参数，以补偿不确定性卫星的姿态跟踪误差．仿真结果表明，该控制算法通过在线学习能有效地克服挠性卫星的不确定性，具有较强的鲁棒性，从而有效地提高了挠性卫星的姿态控制精度．     

一类多变量非线性系统的特征模型及其在卫星姿态控制中的应用

本文对一类多输入-多输出高阶非线性系统从理论上详细推导出了其特征模型,并设计了基于特征模型的稳定的自适应模糊广义预测控制方案。由于控制结构中使用了分层模糊系统,因而极大地减少了模糊规则数目,提高了控制的实时性。此外,文中还将所设计的控制方案用于挠性卫星的姿态控制。仿真结果表明,该控制方法具有较强的鲁棒性,可实现高精度的卫星姿态控制。     

多输入–多输出非线性系统的特征模型及在挠性卫星姿态控制中的应用

研究多输入–多输出（MIMO）高阶非仿射非线性系统的特征建模问题.首先证明了MIMO高阶非仿射非线性系统的特征模型可用二阶时变差分方程组描述,并给出了特征模型的建模误差.然后设计了基于特征模型的自适应模糊广义预测控制器,利用Lyapunov方法分析了闭环系统的稳定性.由于控制结构中使用了分层模糊逻辑系统,从而极大减少了模糊规则和可调参数的个数,提高了控制的实时性.通过对挠性卫星姿态控制的仿真研究验证了所给控制方案的有效性,可实现高精度的姿态控制,且该方法具有较强的鲁棒性.     

无人驾驶飞行器姿态的非线性扰动抑制控制

本文研究了无人驾驶飞行器(unmanned aerial vehicle,UAV)的姿态跟踪控制问题.针对在飞行器姿态跟踪时存在的系统模型不确定性和外界扰动,提出了一种基于四元数的姿态跟踪控制方法,基于UAV的姿态误差模型分别设计系统的观测器和控制器.首先,以四元数为姿态参数建立系统的非线性误差模型;在此基础之上,设计一种非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDOB)用以在线估计误差模型中的复合扰动,并在控制输入端进行相应的补偿.然后通过设计非线性广义预测控制律设镇定误差系统,实现姿态跟踪.最后基于频域理论分析了非线性干扰观测器的扰动抑制性能.仿真与实验结果表明本文提出的方法在系统存在复合扰动的情况下能使系统姿态有效的跟踪期望值.     

卫星姿态的状态转移控制

本文面向卫星的应用需求,对卫星姿态的运动学和动力学进行了分析与建模.利用反馈线性化,将姿态运动的高阶非线性项包含在姿态控制中,通过局部动态线性化,将动力学系统近似为定常系统.通过幂级数法对系统进行了状态转移过程的求解.采用模型预测的方法获得姿态角和姿态角速度的预期偏差.通过广义逆变换构造关于偏差的最小范数、最小二乘控制器.提出了一种基于状态转移的卫星姿态机动、跟踪与稳定控制的新方法.控制器的参数具有根据系统采样周期和当前状态时变自适应的特点.考虑帆板挠性及多种偏差和噪声影响,仿真验证了方法的可行性和有效性.     

基于LQR直升机模糊滑模跟踪控制

研究直升机系统稳定性优化问题,由于直升机系统的强耦合和非线性特性的影响,使飞行的稳定性和实时跟踪性差。为解决上述问题,对直升机原始数学模型进行近似线性化和解耦处理,采用模糊滑模控制方法实现直升机姿态角度的跟踪控制。首先,在滑模面的设计中引入最优线性二次型调节器,构建一种积分型切换面。其次,以切换面及导数的乘积和滑模切换增益的变化量为模糊系统的变量,实时调整变结构控制项的切换增益。仿真结果表明,通过控制器设计能够实现直升机姿态角度跟踪的稳定性,对外界不确定干扰具有强鲁棒性且控制器输出抖振问题得到明显改善。     

Two‐Layer Terminal Sliding Mode Attitude Control of Satellites Equipped with Reaction Wheels

This paper addresses the global stability and robust attitude tracking problem of a near polar orbit satellite subject to unknown disturbances and uncertainties. It is assumed that the satellite is fully actuated by a set of reaction wheels (RW) as control actuators because of their relative simplicity, versatility and high accuracy. The terminal sliding mode control (TSMC) approach is utilized in a two‐level architecture to achieve control objectives. In the lower layer a detumbling‐like controller is designed which guarantees the finite‐time detumbling and tracking of the desired angular velocities and based on this result a robust attitude tracking controller is designed in the upper layer to achieve 3‐axis attitude tracking in the presence of unknown disturbances and bounded uncertainties. Robust stability and tracking properties of designed controllers are proved using the Lyapunov theory. Finally, a set of numerical simulation results are provided to illustrate the effectiveness and performance of the proposed control method.     

基于模糊控制与预测控制切换的翼伞系统航迹跟踪控制

以翼伞系统的六自由度模型为基础,针对翼伞系统的平面航迹跟踪问题,对已有的预测控制器进行改进,提出模糊控制和广义预测控制相互切换的控制模式．利用横向轨迹误差法,在翼伞偏航角误差较大的情况下,采用模糊控制,直至偏航角误差达到设定的较小范围内,切换为广义预测控制,对翼伞航迹进行精确的制导,在一定程度上减少了处理器的运算量．采用真实的翼伞参数建立仿真模型,结果验证了这一控制方法的有效性．