时滞系统的变结构控制及其实现问题

本文研究时滞系统的状态观测器，变结构控制及其实现问题。给出了一般时滞系统的状态观测器及变结构控制的设计方法，证明了当用状态观测器来实现变结构控制策略时，在一定条件下，可以保证系统的状态无限趋近于理想的滑动模态。     

离散变结构输出反馈控制

讨论了离散系统的变结构输出反馈控制,采用输出反馈控制不需状态完全可测;本文给出了输出反馈变结构控制系统的滑模平面设计方法;利用趋近律的思想设计控制律,证明了系统的准滑模稳定性。     

考虑非线性因素的飞机防滑刹车系统控制

飞机的刹车过程存在较强的非线性,目前广泛应用的速度差加压力偏调式(PBM)控制律难以实现对飞机刹车的高性能控制.本文提出了一种考虑飞机刹车过程中非线性因素的滑模控制律.首先建立考虑轮胎跑道非线性和刹车盘摩擦系数非线性的的飞机防滑刹车系统非线性模型,然后设计了滑模观测器对飞机速度进行估计,并在此基础上设计了一种滑模变结构控制律,最后基于模糊理论对滑模控制律进行优化,从而抑制控制器的抖振.仿真结果表明,基于模糊指数趋近律的滑模变结构控制律控制效果优于传统“PD+PBM”控制律,抑制控制器输出抖振效果良好,能够很好的适应刹车过程中的复杂非线性因素,刹车效率高,控制方法合理有效.     

非线性系统的变结构控制及其实现问题

本文研究一般的多变量非线性系统的变结构控制及其实现问题,给出了滑动模态存在的必要条件和充分条件,证明了当采用具有等速趋近律的变结构控制策略时,用状态观测器来实现变结构控制,对线性(一类非线性)系统,可以保证系统的状态全局(局部)无限趋近于滑动子空间(子流形)。     

多故障并发非线性系统一体化跟踪主动容错控制器设计

针对一类执行器及传感器同时发生故障的非线性系统,综合鲁棒滑模重构观测器及自适应滑模容错控制器设计技术,提出一体化跟踪主动容错控制方案.首先,将系统增维变换为广义系统,运用广义约束逆引入辅助矩阵,采用线性矩阵不等式设计观测器系数矩阵,综合自适应律给出广义鲁棒滑模观测器设计程式;在此基础之上,通过设计鲁棒滑模微分器估计输出向量微分,结合广义鲁棒滑模观测器状态估计结论,实现执行器及传感器故障同时重构.其次,基于故障重构及状态估计结论,提出自适应滑模的跟踪主动容错控制律设计程式.最后,通过开展飞行模拟转台伺服系统数值仿真,检验一体化跟踪主动容错控制器设计方法的有效性.     

基于状态空间模型的广义预测控制快速算法

针对现有GPC算法是通过求解Diophantine方程预测未来多步输出,在线计算量较大的问题以及用状态空间形式求取广义预测控制律时需要建立状态观测器进行状态估计的问题,采用建立在差分方程基础上的观测器规范形状态方程进行求解的方法,提出了一种求解广义预测控制律的快速算法的结果.通过仿真得到的结论是,算法在求解挖制律时其状态可由输出、控制等值计算出来,不需要递推求解Diophanfine方程,不需要建立观测器,只需由模型参数计算控制律,运算简练、计算量小,更具有实用性,并且仿真效果好.     

基于状态观测器的非仿射非线性系统鲁棒自适应H∞跟踪控制

针对一类非仿射非线性系统，提出了基于状态观测器的鲁棒自适应H∞跟踪控制结构．文中利用高斯径向基神经网络（RBF神经网络）在线抵消非线性模型误差，利用高增益观测器估计不能直接测量的输出导数．利用李亚普若夫稳定理论导出了系统的控制律，包括固定结构的控制律和自适应控制律两个部分，并给出了详细的理论分析和证明：在系统没有扰动时，确保跟踪误差渐近趋于零且系统的所有信号有界；存在扰动时，取得了预期的H∞跟踪性能．     

一类不确定非线性系统的自适应鲁棒控制

针对一类由非线性微分方程描述的不确定单输入单输出(SISO)系统,提出了一种自适应鲁棒控制算法.设计了一动态滤波器并将其与原系统组成扩展系统,由滤波器求得控制律稳定扩展系统.算法绕开辨识模型参数而是直接估计函数值,加快了控制律的求解.设计了状态误差观测器,用观测器的值构造控制律逼近状态反馈时的控制效果.基于Lyapunov 稳定理论分析了扩展系统的渐近稳定性并给出了闭环稳定的充分条件.最后仿真结果验证了算法的有效性和鲁棒性.     

带有海浪滤波器的船舶航向反步自适应输出反馈控制

针对复杂海况下船舶航向控制中的模型非线性、参数不确定和海浪扰动问题,提出了一种基于反步法的非线性自适应输出反馈控制算法.首先基于无源理论设计了一种状态观测器以实现海浪滤波和状态估计,这种观测器无需海浪扰动的方差信息从而减少了观测器参数数量.然后假定系统模型参数未知,基于反步法给出了非线性控制律和参数自适应律.利用Lyapunov理论证明了这种自适应输出反馈控制系统的稳定性.仿真结果表明本文所提控制器具有较好的控制性能,对不确定性模型参数具有良好的自适应性.     

基于自适应AGBFN的不确定非线性系统的跟踪控制

针对一类具有未知不确定性的非线性系统,提出了一种基于观测器的自适应不对称高斯基函数网络(AGBFN)跟踪控制方案.当系统只有输出可以测量时,通过设计观测器对其进行在线状态估计,进而构造反馈控制律和自适应控制律.所提出的完全自适应AGBFN,可以在线更新网络所有参数,克服了传统RBF网络对称性约束,提高了网络的适应性和学习能力,可以有效地对消系统未知不确定项的影响.证明了闭环系统所有误差信号最终一致有界,且系统输出较好地跟踪参考模型输出.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

基于隐Lyapunov 函数的软变结构控制: 一种控制策略

针对变结构控制的抖振问题,基于隐Lyapunov函数,提出一种新的控制策略:软变结构控制.首先给出软变结构控制的定义和控制器的构造方法;然后设计软变结构控制器和隐Lyapunov区域,给出了控制不受限和控制受限两种情形的软变结构控制,同时,分析了带有状态观测器的软变结构控制.软变结构控制是无滑模的变结构控制,能有效削弱抖振,保持高速调节速度和缩短趋近时间.仿真实例表明了该方法的有效性和可行性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机变结构鲁棒控制

提出一种由一个变结构控制器和一个滑模观测器组成的控制系统,用于永磁同步电机的无传感器鲁棒控制.首先利用Lyapunov稳定性原理分析得到观测器的收敛条件及自适应率,并证明了其稳定性,然后以转速误差为参量建立滑模面,构造出变结构速度控制器,推导出自适应速度控制律,并得到速度控制的参考电流和参考电压.该方案的控制性能不依赖于电机参数和干扰变化,具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了该方案的有效性与正确性.     

高超飞行器的再入非线性鲁棒控制

针对再入段高超飞行器非线性动力学模型存在不确定性和干扰,基于奇异摄动理论提出了鲁棒变结构+动态逆内外环解耦控制方法.为避免在线实时求逆,控制系统的外环基于简化的模型设计自适应滑模变结构控制律,通过反馈干扰观测器在线估计广义干扰量,实现角度的跟踪和闭环系统的稳定,抑止外来干扰.强耦合的姿态动力学内环采用动态逆跟踪角速度指...     

非线性系统变结构观测器

本文研究了非线性系统的变结构观测器，分别讨论了干扰满足及不满足匹配条件下观测器的鲁棒性，证明了观测器的构造误差是一致最终有界的。     

On the state observation and output feedback problems for nonlinear uncertain dynamic systems

In this paper, we examine the problems of state observation and state trajectory control by output feedback for the class of non-linear systems in [3,11]. We begin by modifying a known discontinuous variable structure type observer into a continuous type observer that guarantees the observation error is Globally Exponentially Stable (GES). We then modify a known discontinuous variable structure type output feedback controller into continuous type output feedback controller that forces the state to the origin in the GES sense. Specific time-varying bounds on the observation error and the state trajectory are also developed; revealing how the corresponding observer or control parameters can be adjusted to improve the system performance.     

An Output Tracking VSS Control in The Presence of A Class of Mismatched Uncertainties

A variable structure control system for output tracking in the presence of a class of mismatched uncertainty is studied in this paper. For the mismatched uncertainty, we use an unknown input observer to estimate the states and then apply the VSS control methodology to attain asymptotic output tracking for an arbitrary desired trajectory. The robustness of the VSS control system in the presence of mismatched uncertainty is analyzed using the quadratic stability approach.     

The variable structure controller design for a class of nonlinear uncertain systems based on robust observer

The variable structure controller is designed for a class of nonlinear uncertain time-delay system by using robust observer, and incorporating H-infinity control technique, the controller can guarantee the H-infinity performance of sliding mode dynamics and satisfy the reaching condition, which also does not require uncertainties to satisfy matching condition and linear boundary condition. The simulation example is given to illustrate the method.     

Design of decentralised variable structure observer for mismatched nonlinear uncertain large-scale systems

Although the state feedback approach is quite popular in control engineering, it cannot be used while the system states cannot be measured. The state observer approach may be used to overcome such a shortcoming. Also, most control systems have become larger and more complicated; therefore, based on the variable structure control theory, a new decentralised variable structure observer (DVSO) for a class of nonlinear large-scale systems with mismatched uncertainties will be considered in this article. The switching surface function is determined such that the equivalent system will have the desired behaviour once the system reaches the switching surface. And then a new DVSO is designed such that the estimated states will approach the system states. Using the Lyapunov stability theory and using the generalised matrix inverse concept, the uncertain nonlinear error system trajectories can be driven onto the sliding manifold and then the existence of a sliding mode and the attractiveness to the sliding surface is ensured. With the proposed DVSO, the estimation errors asymptotically tend to zero if the matching condition is satisfied, and the effects of the mismatched parts can be uniformly ultimately bounded if the matching condition is not satisfied. Finally, a numerical example with a succession of computer simulations is given to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

一类非线性系统的变结构鲁棒观测器

研究了系统中不确定因素不满足匹配条件且具有外部干扰的变结构鲁棒观测器的设计问题,构造的观测器适用于标称系统是线性定常系统或可化正则型的仿射非线性系统。采用Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数为稳定观测器的判别条件,使观测器在外有部干扰时具有一致最终有界的构造误差。