一类非线性离散系统自适应准滑模控制

针对一般非线性离散时间系统的不确定性和扰动抑制问题, 提出一种新的自适应准滑模控制算法. 算法包括两部分, 其一是基于紧格式动态线性化模型的自适应准滑模控制器设计, 其中动态线性化方法中“伪偏导数”的估计算法仅依赖于系统I/O 实时量测值. 其二是采用径向基神经网络估计器来估计系统的综合不确定性. 理论分析证明了系统的BIBO稳定性. 仿真结果验证了所提算法的有效性.     

基于线性化的液压马达伺服系统滑模控制

针对液压马达伺服控制系统由于系统强非线性引起的精确控制困难的问题,提出了基于线性化和滑模控制算法的自适应鲁棒积分滑模控制器.在不改变系统模型的前提下,应用线性化将系统模型中的部分非线性项进行线性化处理,降低了系统的强非线性,并结合自适应算法进行线性化误差补偿.同时,针对跟踪精度不足等问题,引入积分滑模控制算法进行鲁棒控...     

考虑扰动与输入饱和的机械臂连续非奇异快速终端滑模控制

针对机械臂控制过程中由于扰动与输入饱和造成的控制精度低的问题,提出一种连续非奇异快速终端滑模控制算法.首先,针对输入饱和问题,设计饱和补偿系统以消除输入饱和特性;其次,为避免滑模控制的抖振问题,设计二阶模型不确定与扰动估计器(UDE)对扰动项进行估计;同时,为进一步提高控制精度,采用自适应方法对扰动估计误差进行控制;在此基础上,设计基于二阶模型不确定与扰动估计器及输入饱和补偿的自适应连续非奇异快速终端滑模控制算法,并采用Lyapunov函数证明该算法的有限时间收敛特性;最后,以3自由度并联机械臂为控制对象进行仿真,并开展算法对比研究.仿真结果表明,该方法可以实现考虑扰动与输入饱和时的机械臂高精度有限时间轨迹跟踪控制.     

一类未知MIMO非线性离散系统的改进自适应准滑模解耦控制

针对一类带有外部扰动的未知MIMO非线性离散系统,提出一种新型自适应准滑模控制算法.该算法基于非参数动态线性化技术,运用高阶滑模控制的思想实现带有扰动系统的二阶准滑模控制.同时,利用扰动解耦技术,在控制器的设计中引入离散扩张状态观测器(DESO)对系统各回路间的耦合以及数据模型的未建模动态进行补偿,以进一步实现多变量系统的解耦,提升控制品质.理论分析和仿真结果说明了所提出方法的有效性和可行性.     

基于改进型积分终端滑模控制方法的移动机器人轨迹跟踪设计与实验

为了使移动机器人获得高精度和快速收敛的跟踪性能,设计一种基于积分终端滑模和滑模观测器的轨迹跟踪控制方法.首先,考虑到移动机器人在实际运动过程中会受到地面湿滑、摩擦等原因引起的侧滑扰动的影响,建立其在该扰动影响下的运动学模型;然后,利用该动态模型设计滑模观测器来估计系统受到的扰动;接着,将估计的扰动值前馈至反馈控制器,用来抑制扰动对系统控制性能的影响,从而达到削弱抖振的目的;同时,基于跟踪误差设计积分终端滑模面,并结合滑模面和扰动估计设计新型积分终端滑模控制器;最后,基于Lyapunov稳定性理论对整个闭环系统进行稳定性分析.仿真实验结果表明,所设计的控制器具有更高的跟踪精度和更强的鲁棒性.     

轮式移动机器人的数据驱动轨迹跟踪滑模约束控制

针对有输入饱和约束的轮式移动机器人(WMR)的轨迹跟踪问题,提出一种抗饱和无模型自适应积分终端滑模控制方案.该方案基于紧格式动态线性化技术,构建WMR系统的在线数据驱动模型.在积分终端滑模控制器设计过程中,引入动态抗饱和补偿器,以解决WMR系统轨迹跟踪过程中执行器饱和问题.控制器设计仅利用控制系统的输入输出数据,与WMR系统模型信息无关.因此,针对不同类型的WMR系统,该方案均可实现.最后,通过仿真实验将所提出的方法与PID方法的控制效果进行对比,仿真结果表明,所提出的控制算法的跟踪误差更小且响应速度更快.     

滑模自适应控制在光电稳定平台中的应用

针对高精度光电伺服稳定平台系统中摩擦和各种非线性干扰对跟踪精度的影响问题,提出了一种基于LuGre摩擦模型的积分型滑模自适应控制算法。首先建立了基于动态LuGre摩擦的伺服系统模型,根据LuGre模型,构造了一个非线性观测器来估计摩擦中的未知状态变量;然后设计积分型滑模自适应控制算法实现摩擦补偿和各种扰动的估计,通过设计最优的反馈控制律,保证了积分型滑模的收敛速度,并引入自适应思想设计滑模控制器,有效的减弱了滑模控制中的颤抖现象;最后利用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明:所提方法有效的抑制了摩擦等各种干扰对稳定平台系统的影响,在提高系统跟踪精度的同时增强了系统的鲁棒性能,该方法也简化了设计过程,具有一定的应用价值。     

扰动抑制无模型自适应控制的鲁棒性分析

针对一类存在测量扰动的SISO非线性离散时间系统,研究无模型自适应控制算法的扰动作用问题.首先给出了系统输出误差与测量扰动的关系,分析了测量扰动对控制性能的影响.然后提出了一种带有滤波器的改进无模型自适应控制算法,该算法较常规无模型自适应控制算法可有效抑制测量扰动的作用.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

一类非线性大滞后系统自适应积分滑模控制

针对一类非线性大滞后系统, 基于伪偏导数概念的动态线性化非线性系统模型, 利用离散时间预测器技术, 实现了系统原始表达式中滞后环节的隐性表达, 并结合离散积分滑模控制(discrete integral sliding mode control, DISMC)方法, 提出了一种新的无模型自适应离散积分滑模控制(model-free adaptive discrete integral sliding mode control, MFA-DISMC)方案. 该方法的主要特点是控制器设计仅取决于被控对象的输入和输出测量数据. 通过理论分析证明了算法的稳定性, 仿真研究表明, 相比于无模型自适应控制(model-free adaptive control, MFAC)、Smith预估控制、改进的MFAC控制以及比例–积分–微分(proportional-integral-derivative, PID) 控制方法, 本文方法具有更快的响应速度和更强的鲁棒性. 最后, 通过双容水箱液位控制系统的实验研究, 验证了所提出方法的有效性.     

一类非仿射非线性离散系统的改进无模型自适应控制

针对一类更广泛的非仿射非线性离散系统,提出一种改进的无模型自适应控制算法。该算法基于非参数动态线性化方法,运用观测器的思想,实现带有扰动系统的实时动态线性化,进而将无模型自适应控制方法的应用推广到更广泛的非仿射非线性离散系统。同时,对推广后的改进无模型自适应控制方法进行理论上的证明,并通过仿真实例验证了所提出的改进无模型自适应控制方法的可行性和有效性。     

无人驾驶车辆稳态漂移的无模型自适应控制

本文引入一种基于无模型自适应控制算法的无人驾驶车辆稳态漂移控制方案.首先,对车辆漂移动态过程进行动力学分析,其次,确定控制系统的控制输入量和控制目标,然后基于无人驾驶车辆稳态漂移控制系统的动态线性化数据模型,设计无模型自适应稳态漂移控制算法、伪雅可比矩阵估计整定算法和伪雅可比矩阵重置算法,从而实现无人驾驶车辆的稳态漂移过程.该无模型自适应控制方法仅使用车辆运行时的输入输出数据,无须进行复杂建模,实现了良好的动态控制结果,具有的良好自适应性.最后,通过数值仿真验证了控制算法的有效性.     

Resilient distributed model-free adaptive predictive control for multiarea power systems under denial of service attack

This paper proposes a novel load frequency control (LFC) strategy for power systems based on distributed model-free adaptive predictive control. First, a power system dynamic model is established by the input and output signals of the power system. Then, a distributed model-free adaptive predictive control algorithm is established for the power system under denial-of-service attack by the established power system dynamic model, and a predictive compensation algorithm is designed to compensate the impact of DoS attack. Based on the designed distributed model-free adaptive predictive control algorithm, the frequency tracking error of the multiarea power system is bounded. The scheme is independent of the structure of the power system and does not need to measure any state signals of the power system, relying only on the input and output data of the power system. The results of simulations demonstrate the effectiveness and superiority of the design.     

二维直线电机的多入多出无模型自适应轮廓控制

针对传统的单入单出控制器无法解决二维直线电机存在的非线性,不确定性以及强耦合作用等问题,依据无模型自适应控制不依赖于被控系统精确数学模型,仅需受控系统输入输出数据便能实现自适应控制这一特点,采用多入多出的紧格式动态线性化无模型自适应控制算法对二维直线电机XY轴进行整体控制器设计.同时,针对二维直线电机这种含有纯二阶积分环节的非自平衡系统,提出了多入多出无模型自适应控制改良方法,并进行严格的稳定性和收敛性证明.为了提高二维直线电机的轮廓精度,在多入多出无模型自适应控制改良方法的基础上,加入交叉耦合控制器,与传统的交叉耦合控制方法相比较,提高了跟踪精度和轮廓精度.最后通过仿真和实物实验证明了所提方案的有效性.     

基于串级无模型自适应的外传子永磁同步电机跟踪控制

为解决现有煤矿皮带机传动系统占地空间大、传动效率低、维护频度高等问题,提出一种外转子永磁同步电机(outer-rotor PMSM)直接驱动结构,并将一种串级结构的无模型自适应控制算法应用到皮带机驱动电机的速度控制中。根据矿井皮带机的运行要求,给出该电机详细的设计参数和数学模型,设定了启动和稳态时的理想速度曲线。利用无模型自适应控制算法设计出串级无模型自适应控制律,并给出串级控制系统结构图。通过Matlab软件对外转子PMSM在煤矿皮带机的直驱伺服系统按照理想的启动“S”型曲线进行仿真,其结果表明：串级无模型自适应控制算法降低了速度跟踪误差,提高了调速控制精度,有效地抑制了系统噪声和负载变化带来的干扰,实现了皮带机良好的启动和稳态特性。     

高速动车组数据驱动无模型自适应控制方法

针对动车组的速度跟踪控制问题,同时考虑到现有基于模型的控制方法对系统动力学模型的依赖性,以及传统无模型自适应控制时变参数估计算法的复杂性,将改进的多输入多输出(Multiple-input multiple-output, MIMO)偏格式动态线性化无模型自适应控制(Partial form dynamic linearization-improved model-free adaptive control, PFDL-iMFAC)方法引入到动车组自动驾驶系统中.该控制方法在无模型自适应控制的基础上,考虑滑动时间窗口,增加了可调自由度和设计灵活性,并在输入准则函数中加上对能量函数的惩罚项,减少能量损耗,为动车组的跟踪精度和节能运行提供了一种优化的方法,在满足动车组速度跟踪效果好的前提下实现节能运行.最后以CRH380A动车组为对象进行仿真实验,通过与传统无模型自适应控制对比:所提出的控制算法各动力单元速度跟踪误差在±0.2 km/h以内,加速度在±0.65 m/s2以内且变化平稳,比传统无模型自适应控制方法节约9.86%的能量.     

基于偏格式线性化的MIMO系统无模型自适应控制

针对常规PID控制器不能很好兼顾抗干扰性与鲁棒性以及基于模型的控制算法过于依赖受控系统数学模型的缺点,提出一种适用于离散时间多输入多输出(MIMO)非线性系统的无模型自适应控制算法.该算法首先通过偏格式线性化方法将非线性系统线性化,再利用一种新型的投影算法在线辨识受控系统参数,根据辨识得到的受控系统参数直接递推计算无模...     

环卫车辆轨迹跟踪系统的无模型自适应迭代学习控制

针对环卫车辆周期重复性工作特点,考虑模型时变以及未知扰动问题,提出一种基于无模型自适应迭代学习的环卫车辆轨迹跟踪控制方法.首先,针对环卫车辆建立了两轮移动机器人的运动学模型,然后,给出带时变参数和非线性不确定项的迭代域下全格式动态线性化数据模型,引入时间差分估计算法,设计基于最优性能指标的轨迹跟踪无模型自适应迭代学习控...     

A solution for the cooperative formation-tracking problem in a network of completely unknown nonlinear dynamic systems without relative position information

In this paper, a solution of the formation-tracking problem is provided for a network that contains nonlinear agents with completely unknown dynamics and working under unknown disturbances. By the combination of a cooperative observer and an adaptive model-free controller, the requirement of inter-agent relative position information in the network is eliminated. Here, a cooperative observer is designed to estimate the time-varying reference trajectory and the time-varying parameters of the desired formation topology at each agent in the network. The stability of the proposed cooperative observer is analysed using Lyapunov analysis. Utilising the cooperative observer, the formation-tracking problem in the network of dynamic agents is transformed to a tracking problem in a single agent system. Moreover, an adaptive model-free control policy is applied to each agent for providing the tracking objective. Utilising the algebraic connectivity originating from graph theory, this model-free control algorithm is formulated to scale-up for a network of multi-agents. The proposed decentralised controller includes two model-free adaptive laws for online estimating of the completely unknown dynamics at each agent in the network. The application of the proposed solution is simulated for a network of four quadrotors with unknown internal dynamics and unknown external disturbances.     

分布式区域交通信号自适应控制

基于无模型自适应动态规划,提出一种新的交通信号控制算法,应用于区域多路口协调优化控制.在四交叉路口的仿真环境下对该控制算法进行验证,取得良好的优化效果.