多操纵面飞机交叉耦合鲁棒控制分配策略

针对多操纵面飞机气动效能的交叉耦合不确定性, 基于混合优化提出一种鲁棒控制分配策略.将交叉耦合效应描述为控制效能结构不确定性, 建立分配 误差最小的单目标鲁棒最小二乘控制分配模型, 给出等价线性矩阵不等式构型.进一步, 考虑操纵面偏转能量约束, 建立鲁棒混合优化控制分配模型, 以避免单目标 优化下操纵面易饱和的问题.仿真结果表明, 所提出的方法可容忍交叉耦合效应不确定性, 实现操纵面协调控制分配, 具有较好的鲁棒性.     

执行器不确定系统鲁棒预测动态控制分配策略

针对多操纵面级联飞行控制结构中执行器存在多面体不确定的问题, 提出了一种基于鲁棒预测控制理论的动态控制分配策略. 考虑位置约束和速率约束, 建立了多面体不确定冗余执行器的增广控制模型; 以执行器状态和虚拟指令跟踪误差为增广变量构造二次型李亚普诺夫函数, 将无穷时域Min-Max非线性规划转化为线性矩阵不等式凸优化问题, 设计了保守性小的鲁棒预测控制律. 各个控制指令汇集到一个混合优化控制分配器, 由它分派控制指令, 以最优地补偿执行器的不确定动态特性. 仿真结果表明, 该策略可综合补偿执行器的多面体不确定性, 在操纵面偏转范围内精确地跟踪虚拟指令, 保证了闭环系统的稳定性, 具有较好的鲁棒性.     

线性参变过驱动系统鲁棒控制分配策略

针对一类具有不确定时变参量的线性参变(linear parameter-varying,LPV)过驱动系统的控制分配问题,考虑系统的不确定参量扰动和执行器物理约束,利用伪控指令分配误差和控制量误差的1--范数,建立了含有时变不确定因子的控制分配优化模型.根据鲁棒优化思想,采用矢量变换技术处理时变不确定因子,得到了一种基于有约束锥二次凸优化模型的鲁棒控制分配算法,实现对LPV过驱动系统伪控指令的在线优化分配.最后,对某4轮电动汽车时变二自由度转向过驱动控制系统的对比仿真实验表明,相比常规4WS和伪逆控制分配方法,本文的鲁棒控制分配算法有效地降低了系统参变量不确定扰动的影响,得到更合理的控制分配解,有效改善了车辆的操纵稳定性.     

基于鲁棒优化理论的电梯群控调度策略

论文针对不确定线性优化问题,研究其不确定集的选择,初始不确定鲁棒优化模型的建立,以及基于该模型的鲁棒对等式转化问题.然后将鲁棒优化建模方法应用于电梯群控调度问题,建立其鲁棒优化模型,解决了交通流不确定性的影响,从而使调度结果更为合理.结合电梯群控虚拟仿真环境,设计了电梯群控鲁棒优化调度算法,并进行仿真验证.通过与其他调度算法的比较,证明了鲁棒优化调度算法在不同交通流F均具有优良的性能和适应能力.实验表明,鲁棒优化调度方法可以解决交通流预测误差的影响,很好地改善电梯群控调度性能.     

过驱动飞行器线性参变鲁棒预测跟踪控制策略

针对飞行包线内过驱动飞行器参数线性时变、控制量多增益调度难的问题,基于约束动态控制分配提出了一种主环线性参变鲁棒预测跟踪控制器.采用飞行状态增量以及跟踪指令误差为增广变量,建立了过驱动飞行器的多面体线性参变离散控制模型.引入H∞性能指标,通过参变量转换将无穷时域min-max非线性鲁棒预测控制优化问题约简为线性矩阵不等式凸优化问题.以操纵面偏转跟踪误差和偏转变化量为混合二次型指标,建立了包含执行器动态性能的无约束控制分配模型.进而考虑操纵面的物理约束,设计了级联动态控制分配策略.仿真结果表明,该方法能够生成合理的操纵面控制指令,实现参考指令的有效跟踪.     

基于鲁棒一步集的Tube不变集鲁棒模型预测控制

针对一类干扰有界的输入和状态受约束线性离散系统,提出了一种基于鲁棒一步集的Tube不 变集鲁棒模型预测控制方法.首先采用多面体不变集离线设计方法得到基于多面体不变集序列的扩 展终端约束集;然后为了扩大鲁棒模型预测控制的初始状态允许区域,并提高系统的鲁棒性,在扩展终端约束集的基础上,通过引入鲁棒一步集并借助Tube不变集控制策略,设计了基于鲁棒一步集的鲁棒模型预测控制方法,并给出了算法的存在性和稳定性证明. 该方法不仅极大地扩大了初始状态允许区域,而且对有界干扰具有有效的抑制作用,使得受扰系统收敛到以原点为中心的最小鲁棒正不变集内.最后仿真验证了算法的有效性.     

采用鲁棒容许集对有约束的不确定系统作鲁棒模型预测控制

针对输入和状态受约束的干扰有界多胞不确定线性系统,提出了基于鲁棒容许集的扩大吸引域鲁棒模型预测控制(RMPC)方法.首先给出了多面体不变集的鲁棒容许集计算方法,并推导了鲁棒容许集存在的充分必要条件.其次,为了拓展Tube不变集鲁棒模型预测控制算法的适用范围,讨论了干扰有界多胞不确定线性系统的Tube不变集控制策略.之后为了扩大约束系统吸引域,提出了干扰有界多胞不确定系统的鲁棒容许集模型预测控制策略.通过采用鲁棒容许集和Tube不变集RMPC,该方法不仅扩大了吸引域,而且降低了在线计算量;同时,采用基于最小鲁棒正不变集的Tube不变集策略保证了算法的鲁棒性.最后仿真结果验证了算法的有效性.     

基于多面体不变集的变终端约束集RMPC

针对一类状态和输入受约束的多胞不确定线性时变系统,提出了一种基于多面体不变集的变终端约束集鲁棒模型预测控制算法.首先采用基于状态反馈增益的多面体不变集计算方法,给出了一种新的控制不变集序列构造方法,然后以控制不变集序列的并集作为终端约束集,结合在线优化和增益切换,实施变终端约束集双模鲁棒预测控制.该算法不仅有效地扩大了...     

具有自适应噪声边界的Tube可达集鲁棒预测控制

针对过程噪声设定边界与真实噪声边界失配的有界干扰离散线性不确定系统,提出一种具有自适应噪声边界的Tube可达集鲁棒模型预测控制方法.首先,该算法引入基于MIT规则的自适应集员滤波在线估计系统状态和噪声边界.其次,基于估计值,通过迭代自适应集员滤波的时间更新部分计算出预测时域内闭环不确定系统状态的可达集.最后,用可达集代替不变集并根据Tube鲁棒模型预测控制策略,给出了实际不确定系统的控制律,确保系统状态鲁棒渐近稳定,并收敛于终端干扰不变集.仿真结果验证了该控制方法的有效性.     

含攻击角度约束的三维制导控制一体化鲁棒设计方法

针对具有攻击角度约束的STT飞行器对象,提出了一种三维制导控制一体化鲁棒设计方法.首先,基于某些可行性简化原则,推导出面向三维制导控制一体化设计的非线性数学模型.然后,针对一类多变量非线性系统,通过引入控制补偿项,提出了一种鲁棒动态逆设计方法.结合鲁棒动态逆和动态面控制方法,完成了制导控制一体化鲁棒算法的设计.仿真结果表明,所提出的三维制导控制一体化算法可保证飞行器的稳定飞行和精确制导,并且满足攻击角度的约束要求.此外,该方案具备针对参数不确定性和等效干扰的强鲁棒性能.     

非线性系统的鲁棒采样控制

研究在汽车转向控制中遇到的、具有输出约束的一类非线性不确定系统的鲁棒采样 控制和鲁棒采样最优控制问题,结果表示为一些矩阵不等式.最后基于线性矩阵不等式,给出 了一个迭代算法和算例.数值计算实例证明了该算法的有效性.     

Robust sliding mode‐based extremum‐seeking controller for reaction systems via uncertainty estimation approach

This paper deals with the design of a robust sliding mode‐based extremum‐seeking controller aimed at the online optimization of a class of uncertain reaction systems. The design methodology is based on an input–output linearizing method with variable‐structure feedback, such that the closed‐loop system converges to a neighborhood of the optimal set point with sliding mode motion. In contrast with previous extremum‐seeking control algorithms, the control scheme includes a dynamic modelling‐error estimator to compensate for unknown terms related with model uncertainties and unmeasured disturbances. The proposed online optimization scheme does not make use of a dither signal or a gradient‐based optimization algorithm. Practical stabilizability for the closed‐loop system around to the unknown optimal set point is analyzed. Numerical experiments for two nonlinear processes illustrate the effectiveness of the proposed robust control scheme. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

Sliding‐mode fault‐tolerant control using the control allocation scheme

This paper is devoted to the design of a novel fault‐tolerant control (FTC) using the combination of a robust sliding‐mode control (SMC) strategy and a control allocation (CA) algorithm, referred to as a CA‐based sliding‐mode FTC (SMFTC). The proposed SMFTC can also be considered a modular‐design control strategy. In this approach, first, a high‐level SMC, designed without detailed knowledge of systems' actuators/effectors, commands a vector of virtual control signals to meet the overall control objectives. Then, a CA algorithm distributes the virtual control efforts among the healthy actuators/effectors using the real‐time information obtained from a fault detection and reconstruction mechanism. As the underlying system is not assumed to have a rank‐deficient input matrix, the control allocator module is visible to the SMC module resulting in an uncertainty. Hence, the virtual control, in this scheme, is designed to be robust against uncertainties emanating from the visibility of the control allocator to the controller and imperfections in the estimated effectiveness gain. The proposed CA‐based SMFTC scheme is a unified FTC, which does not need to reconfigure the control system in the case of actuator fault or failure. Additionally, to cope with actuator saturation limits, a novel redistributed pseudoinverse‐based CA mechanism is proposed. The effectiveness of the proposed schemes is discussed with a numerical example.     

A robust scheduling method based on a multi-objective immune algorithm

A robust scheduling method is proposed to solve uncertain scheduling problems. An uncertain scheduling problem is modeled by a set of workflow models, and then a scheduling scheme (solution) of the problem can be evaluated by workflow simulations executed with the workflow models in the set. A multi-objective immune algorithm is presented to find Pareto optimal robust scheduling schemes that have good performance for each model in the set. The two optimization objectives for scheduling schemes are the indices of the optimality and robustness of the scheduling results. An antibody represents a resource allocation scheme, and the methods of antibody coding and decoding are designed to deal with resource conflicts during workflow simulations. Experimental tests show that the proposed method can generate a robust scheduling scheme that is insensitive to uncertain scheduling environments.     

控制方向未知的全状态约束非线性系统的鲁棒自适应跟踪控制

针对一类控制方向未知的含有时变不确定参数和未知时变有界扰动的全状态约束非线性系统,本文提出了一种基于障碍Lyapunov函数的反步自适应控制方法.障碍Lyapunov函数保证了系统状态在运行过程中始终保持在约束区间内;Nussbaum型函数的引入解决了系统控制方向未知的问题;光滑投影算法确保了不确定时变参数的有界性.障碍Lyapunov函数、Nussbaum型函数及光滑投影算法与反步自适应方法的有效结合首次解决了控制方向未知的全状态约束非线性系统的跟踪控制问题.所设计的自适应鲁棒控制器能在满足状态约束的前提下确保闭环系统的所有信号有界.通过恰当地选取设计参数,系统的跟踪误差将收敛于0的任意小的邻域内.仿真结果表明了控制方案的可行性.     

最优迭代学习控制的鲁棒稳定性及其在注塑机控制中的应有

提出了一种鲁棒最优迭代控制器的设计方法.对于任意有界的参考输出和不确定的初 始值,建立了由最优迭代学习控制器保证闭环系统有界输入有界输出(BIBO)鲁棒稳定性的充要 条件.实际应用中可根据不确定初始设定值和干扰对加权矩阵进行调整,从而保证闭环系统性能 随迭代过程的进行而得到改进.在注塑机控制中的应用验证了本文结论的有效性.     

多操纵面飞机全局集合稳定非线性自适应动态控制分配

针对多操纵面飞机具有冗余操纵面的特点,考虑包含操纵面偏转角的位置约束和速率约束以及未知有界参数时的非线性控制分配问题,设计一种由上层虚拟控制律和自适应控制分配更新律组成的非线性角速度跟踪控制器.当系统满足充分激励条件时,基于集合稳定性理论,分别证明了上层虚拟控制子系统、控制分配子系统和整个闭环系统的全局一致渐近稳定性.对某多操纵面飞机的仿真结果验证了所提出方法的有效性,并且该方法能使参数估计收敛至真实值.     

执行机构部分失效的挠性航天器多界依赖容错控制

针对挠性航天器在轨运行时受到的外部干扰,输入时滞以及执行机构部分失效问题,本文提出了一种基于不确定参数的鲁棒H_∞容错控制方法.首先,将执行机构部分失效容错控制问题转化为不确定参数的鲁棒控制问题.然后,设计了一个新型的多界依赖状态反馈鲁棒H_∞控制算法.此算法不仅依赖时滞积分不等式分割参数和时滞界信息,还依赖部分失效因子.因此,本文设计的控制器能同时实现对输入时滞的敏感,对部分失效故障的容错及对外部干扰的抑制.最后,通过一系列的仿真验证本文方法的有效性.