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相似文献
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1.
研究一类执行器幅值与速率饱和的不确定非线性系统静态抗饱和控制问题.采用线性微分包含的方法处理系统模型中的非线性项.给出了抗饱和补偿器设计方法,该方法能同时保证闭环鲁棒稳定及鲁棒性能.给出了此类非线性系统代数环良定的充要条件,从而将抗饱和补偿器设计问题转化为线性矩阵不等式约束的凸优化问题.最后通过仿真算例说明了所提出方法的有效性.  相似文献   

2.
本文基于状态重置的改进型动态抗饱和补偿方案, 研究了具有单输入的线性饱和系统的抗饱和控制问题. 相比较于传统的动态抗饱和补偿方案, 当执行器不饱和时, 改进的动态抗饱和补偿方案把动态抗饱和补偿器的状态重置为零. 所以当执行器不饱和时, 改进的动态抗饱和补偿器将不会对控制器进行补偿. 进一步的, 提出了一个时间依赖的Lyapunov函数来分析闭环系统的稳定性, 并以LMIs的形式给出了闭环系统的控制综合条件. 最后, 通过压电纳米运动平台验证了所提出的改进型动态抗饱和补偿方案的有效性。  相似文献   

3.
刘胜  周丽明 《控制与决策》2009,24(5):764-768

研究一类执行器幅值与速率饱和的不确定非线性系统静态抗饱和控制问题.采用线性微分包含的方法处理系统模型中的非线性项.给出了抗饱和补偿器设计方法,该方法能同时保证闭环鲁棒稳定及鲁棒性能.给出了此类非线性系统代数环良定的充要条件,从而将抗饱和补偿器设计问题转化为线性矩阵不等式约束的凸优化问题.最后通过仿真算例说明了所提出方法的有效性.

  相似文献   

4.
刘晨  董朝阳  王青  冉茂鹏 《控制与决策》2018,33(11):2087-2093
针对一类受外界扰动以及执行器饱和影响的不确定非线性系统,提出一种基于扩张状态观测器的动态抗饱和补偿器设计方法.首先通过将系统的不确定项以及外部扰动作为扩张状态,设计线性扩张状态观测器(ESO)对系统的总扰动进行估计;然后,在控制器中引入对扩张状态的估计值,对系统的总扰动进行补偿,设计了动态抗饱和补偿器,将控制器、观测器以及动态抗饱和补偿器的参数求解问题转化为基于LMI不等式组约束的优化问题,确保系统具有尽可能大的收敛域;最后通过数值仿真验证所提出设计方法的有效性.  相似文献   

5.
当时滞非线性系统具有执行器饱和时, 其稳定性无法得到保证. 为了寻找饱和时滞非线性系统的稳定控制 器, 本文阐述了一种间接线性矩阵不等式(LMI)一步抗饱和设计方法. 首先, 利用Takagi-Sugeno (T–S)模糊模型将一 类饱和时滞非线性系统精确重构, 引入输出反馈并行分布补偿系统得到闭环控制系统. 然后, 运用李雅普诺夫稳定 性理论, 导出闭环系统的稳定条件, 利用一个矩阵不等式的等价引理, 将闭环系统稳定条件间接的转化为两个 LMIs条件, 进而得到间接LMI抗饱和补偿算法, 同时给出了吸引域估计及其优化模型. 最后给出了应用此方案的一 个仿真实例.  相似文献   

6.
线性自抗扰控制的抗饱和补偿措施   总被引:1,自引:0,他引:1  
周宏  谭文 《控制理论与应用》2014,31(11):1457-1463
控制输入约束是实际工业过程中普遍存在的现象,然而控制器设计中通常都假设执行机构动态是线性的,因此当执行机构存在约束时,执行机构输出信号与控制器输出信号不一致,使系统的动态性能降低,甚至导致系统不稳定.本文针对线性自抗扰控制(linearactive disturbance rejection control,LADRC)执行机构的约束问题,提出两种抗饱和补偿方案,利用LADRC扩张状态观测器估计控制器状态或者控制器输出与执行器输出的误差,从而使LADRC能快速消除饱和.将这两种方法用到含执行机构饱和的一阶惯性加迟延被控对象进行仿真研究,结果表明两种补偿措施下线性自抗扰控制器能得到较好的控制性能.随后本文将LADRC抗饱和思想推广到负荷频率控制系统(load frequency control,LFC)中,仿真表明基于误差补偿的抗饱和方案对于LFC系统更为有效.  相似文献   

7.
针对嵌套输入饱和系统的吸引域扩大问题,本文提出了一种基于系统输出的抗饱和补偿器激发策略,将被控系统输出信号经性能补偿器馈入到抗饱和补偿器激发环节中,形成蕴含系统实时性能信息的抗饱和激发新机制,克服了传统抗饱和激发机制无法直接反映系统性能的缺点.基于上述抗饱和控制新框架,本文建立了抗饱和补偿器及性能补偿器存在的充分条件,并依此构建了优化问题求解最优补偿器增益以实现扩大闭环系统吸引域的目的.仿真结果表明本文方法的有效性.  相似文献   

8.
提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)和内模控制(IMC)的动态反馈抗饱和补偿器的设计方法,为此首先简要地介绍了基于统一框架的抗饱和补偿器设计方法,然后针对原框架计算量庞大的问题,利用模型精确的IMC结构中对象和控制器同时稳定就能保证系统闭环稳定的特性对框架进行改造,并进一步选取了具有(?)2范数形式的性能优化指标,通过整定控制器的方法来优化闭环系统的工作性能,给出了LMI形式的结果.最后给出了运用此方法设计补偿器的一个仿真实例.  相似文献   

9.
通过引入模糊Lyapunov函数,研究一类执行器饱和的离散T-S模糊系统.对系统设计模糊抗积分饱和补偿器,得到系统稳定的充分条件,并扩大了系统的吸引域.这种方法避免了寻求一个满足系统所有模糊规则的公共正定矩阵P.最后,抗积分饱和补偿器增益通过迭代优化算法得到.  相似文献   

10.
针对具有执行器饱和以及参数大范围不确定性的LTI(线性时不变)控制系统的鲁棒稳定性问题,在研究QFT(定量反馈理论)传统的二自由度(2DoF)设计方案的基础上,提出一种基于QFT与圆判据绝对稳定理论相结合的三自由度(3DoF)鲁棒抗饱和设计方法。受控对象的不确定性利用对象模板进行描述,通过将抗饱和结构转化为Lur'e系统的稳定性问题,并运用圆判据确定Lur'e系统中线性环节的稳定边界,进而设计系统的抗饱和补偿器,使饱和发生时受控系统能够稳定到任意参数点。最后,通过数值仿真说明此方法设计的控制系统不仅能成功克服饱和非线性,而且对参数不确定性具有很好的鲁棒性。  相似文献   

11.
针对具有执行器饱和的切换2-D连续离散系统,提出了一种基于多Lyapunov函数法的事件触发控制方案。为了减少通信资源浪费和执行器的损耗,提出了一种事件触发机制。该触发机制考虑了执行器饱和特性,只有当执行器未饱和,且满足事件触发条件时,控制器才会更新。利用凸组合技术和多Lyapunov函数法,提出了一种状态依赖的切换信号与状态反馈控制器的设计方法,并对闭环系统的指数稳定性进行了分析,利用线性矩阵不等式技术导出了控制器增益矩阵存在的充分条件。利用Darboux方程的仿真算例验证了所提出的事件触发控制方案的有效性,仿真结果表明了在所设计的控制方案下,闭环系统的状态是指数收敛的,同时还能减少通信资源的浪费。  相似文献   

12.
针对一类具有输入约束和输出噪声的SISO(Single input single output)不确定非线性系统,提出了一种基于误差补偿和工程滤波的抗饱和级联线性自抗扰控制(Linear active disturbance rejection control,LADRC)方法.首先针对高频量测噪声,分析了线性扩张状态观测器(Linear extended state observer,LESO)对噪声的放大机理及其与观测器增益的定量关系,进而设计了一种基于工程滤波器的级联LADRC方法,在滤除噪声的同时有效补偿了因滤波所造成的输出幅值和相位损失,确保了闭环系统的跟踪精度.然后继续考虑输入饱和的问题,利用LADRC的实时估计/补偿能力,通过将饱和差值信号引入LESO,设计了一种基于误差补偿的抗饱和LADRC方法,有效减小了系统设计控制量,避免了系统长时间陷入饱和.通过实时仿真比较,验证了所提出方法的有效性.  相似文献   

13.
This paper is concerned with the problem of state feedback control for nonlinear quadratic systems with randomly occurring actuator saturation. The considered actuator saturation is assumed to occur in a random way, and the randomly occurring rates of the saturation are time-varying with known upper and lower bounds. By using the Lyapunov approach, a sufficient condition is given to guarantee that the closed-loop system is locally asymptotically stable in mean-square sense. The desired controller gain can be obtained in terms of the solutions to certain linear matrix inequalities. Finally, a simulation example is provided to show the effectiveness of the proposed control scheme.  相似文献   

14.
曹慧超  李炜 《控制与决策》2013,28(12):1874-1883

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

  相似文献   

15.
This paper presents a novel control method for accommodating actuator faults in a class of multiple-input multiple-output (MIMO) nonlinear uncertain systems.The designed control scheme can tolerate both the time-varying lock-in-place and loss of effectiveness actuator faults.In each subsystem of the considered MIMO system,the controller is obtained from a backstepping procedure;an adaptive fuzzy approximator with minimal learning parameterization is employed to approximate the package of unknown nonlinear functions in each design step.Additional control effort is taken to deal with the approximation error and external disturbance together.It is proven that the closed-loop stability and desired tracking performance can be guaranteed by the proposed control scheme.An example is used to show the effectiveness of the designed controller.  相似文献   

16.
In this paper, a novel control scheme is proposed to guarantee global asymptotic stability of bilateral teleoperation systems that are subjected to time-varying time delays in their communication channel and sandwich linearity in their actuators. This extends prior art concerning control of nonlinear bilateral teleoperation systems under time-varying time delays to the case where the local and the remote robots’ control signals pass through saturation or similar nonlinearities that belong to a class of systems we name sandwich linear systems. Our proposed controller is similar to the proportional plus damping (P+D) controller with the difference that it takes into account the actuator saturation at the outset of control design and alters the proportional term by passing it through a nonlinear function; thus, we call the proposed method as nonlinear proportional plus damping (nP+D). The asymptotic stability of the closed-loop system is established using a Lyapunov–Krasovskii functional under conditions on the controller parameters, the actuator saturation characteristics, and the maximum values of the time-varying time delays. To show the effectiveness of the proposed method, it is simulated on a variable-delay teleoperation system comprising a pair of planar 2-DOF robots subjected to actuator saturation. Furthermore, the controller is experimentally validated on a pair of 3-DOF PHANToM Premium 1.5A robots, which have limited actuation capacity, that form a teleoperation system with a varying-delay communication channel.  相似文献   

17.
In this paper, we seek to provide a systematic anti-windup control synthesis approach for systems with actuator saturation within a linear parameter-varying (LPV) design framework. The closed-loop induced L2 gain control problem is considered. Different from conventional two-step anti-windup design approaches, the proposed scheme directly utilizes saturation indicator parameters to schedule accordingly the parameter-varying controller. Hence, the synthesis conditions are formulated in terms of linear matrix inequalities (LMIs) that can be solved very efficiently. The resulting gain-scheduled controller is non-linear in general and would lead to graceful performance degradation in the presence of actuator saturation non-linearities and linear performance recovery. An aircraft longitudinal dynamics control problem with two input saturation non-linearities is used to demonstrate the effectiveness of the proposed LPV anti-windup scheme.  相似文献   

18.
In this paper, the problem of robust fault tolerant control for a class of singular systems subject to both time-varying state-dependent nonlinear perturbation and actuator saturation is investigated. A sufficient condition for the existence of a fixed-gain controller is first proposed which guarantees the regularity, impulse-free and stability of the closed-loop system under all possible faults. An optimization problem with LMI constraints is formulated to determine the largest contractively invariant ellipsoid. An adaptive fault tolerant controller is then developed to compensate for the failure effects on the system by estimating the fault and updating the design parameter matrices online. Both of these two controllers are in the form of a saturation avoidance feedback with the advantage of relatively small actuator capacities compared with the high gain counterpart. An example is included to illustrate the proposed procedures and their effectiveness.  相似文献   

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