基于未知Prandtl-Ishlinskii回滞的一类不确定非线性系统自适应逆控制

针对带有回滞驱动的一类不确定非线性系统,通过把Prandtl-Ishhnskii模型分解为一个离散的Prandtl-Ishlinskii算子和一个小的有界误差项,采用反步递推的设计方法,实现自适应逆控制器的设计.所设计的自适应逆控制器能保证闭环系统全局稳定.仿真结果进一步证明该控制方法的有效性.     

交直流并联输电系统的非线性鲁棒控制

针对含有常参数不确定性的交直流输电系统,使用自适应逆推方法设计了直流系统的非线性鲁棒控制器.基于该方法的设计,无需对原系统进行反馈线性化,并能保证闭环误差系统渐近稳定.设计过程表明逆推方法设计的控制器拥有更优越的性能.     

交直流并联输电系统的非线性鲁棒控制

针对含有常参数不确定性的交直流输电系统，使用自适应逆推方法设计了直流系统的非线性鲁棒控制器，基于该方法的设计，无需对原系统进行反馈线性化，并能保证闭环误差系统的渐近稳定，设计过程表明逆推方法设计的控制器拥有更优越的性能。     

一种简化的自适应神经网络输出反馈镇定

针对一类输出反馈非线性时滞系统,提出一种简化的自适应神经网络镇定算法.所设计的状态观测器和控制器不依赖于时滞.不同于现有的结果,系统的时滞项假定完全未知,仅采用一个神经网络补偿所有未知非线性函数,因此控制器设计更加简单,而且最终的闭环系统被证明是半全局渐近稳定的.仿真结果进一步验证了该控制方案的有效性.     

一类控制系数有界的时变非线性系统的自适应鲁棒控制

针对一类带有有界控制系数和有界扰动的时变参数严反馈非线性系统, 将Nussbaum函数增益及光滑投影算法与自适应逆推设计工具相结合, 提出一种自适应鲁棒非线性控制方案. 在此方案中无需知道控制系数的符号, 以及时变参数和扰动的界. 借助Lyapunov函数及相关引理证明了所设计的自适应鲁棒非线性控制器能保证闭环系统中的所有信号全局一致有界. 可以通过恰当地选取设计参数, 保证系统具有任意指定的控制性能. 仿真研究证明了所提出算法的可行性和有效性.     

基于鲁棒模糊控制理论的BTT导弹动态逆控制

将模糊控制理论应用于BTT导弹动态逆系统控制中,设计了BTT导弹控制系统鲁棒模糊控制器.首先应用动态逆系统方法设计BTT导弹控制器,然后用参数化线性模糊逻辑系统逼近动态逆控制器中的不确定项,并设计了自适应律以调整参数的变化,最后根据Lyapunov稳定性定理,证明了所提出的方法能保证BTT导弹控制系统是渐近稳定的,系统的跟踪误差将收敛到零.仿真结果表明,设计的控制器,对参数和外界扰动等不确定因素具有较强的鲁棒性和自适应性.     

基于扰动观测器的机器人自适应神经网络跟踪控制研究

为解决机器人动力学模型未知问题并提升系统鲁棒性,本文基于扰动观测器,考虑动力学模型未知的情况,设计了一种自适应神经网络（Neural network,NN）跟踪控制器.首先分析了机器人运动学和动力学模型,针对模型已知的情况,提出了刚体机械臂通用模型跟踪控制策略;在考虑动力学模型未知的情况下,利用径向基函数（Radial basis function,RBF）神经网络设计基于全状态反馈的自适应神经网络跟踪控制器,并通过设计扰动观测器补偿系统中的未知扰动.利用李雅普诺夫理论证明所提出的控制策略可以使闭环系统误差信号半全局一致有界（Semi-globally uniformly bounded,SGUB）,并通过选择合适的增益参数可以将跟踪误差收敛到零域.仿真结果证明所提出算法的有效性并且所提出的控制器在Baxter机器人平台上得到了实验验证.     

控制方向未知的高次非线性系统的鲁棒自适应控制

研究了一类具有不可控不稳定线性化的非线性系统的自适应控制问题.该类系统的控制方向未知且含有不确定时变非线性参数.应用Nussbaum-type增益技术和adding a power integrator递推设计方法,设计了一种鲁棒自适应状态反馈控制器.所设计的控制器能够保证闭环系统的所有信号全局一致有界,且系统的状态渐近趋于零.除了假设未知参数及不确定性有界外,所设计的控制策略不需要控制系数的任何先验知识.仿真例子验证了算法的有效性.     

一类非自治混沌系统的自适应脉冲同步

研究了一类具有未知Lipschitz常数的非自治混沌系统的自适应脉冲同步问题.首先基于Lyapunov稳定性理论、自适应控制理论及脉冲控制理论设计了自适应控制器、脉冲控制器及参数自适应律,然后利用推广的Barbalat引理,理论证明响应系统与驱动系统全局渐近同步,并给出了相应的充分条件.两个数值仿真例子表明本方法的有效性.     

基于广义逆的欠驱动航天器姿态机动控制

针对欠驱动刚体航天器机动控制问题,应用广义逆方法设计了姿态机动控制器. 首先将三轴稳定欠驱动航天器动力学和运动学系统分解为三个子系统, 应用微分几何理论将欠驱动航天器子系统转化为逐点线性形式, 并设计了欠驱动航天器子系统渐近稳定控制器,进一步引入了动态尺度广义逆和摄动零控制向量, 实现了对另外两轴的控制.设计的广义逆姿态控制器保证了整个系统的渐近稳定性, 达到了控制要求. 数值仿真实验结果表明了所设计控制律的有效性.     

Multivariable sliding mode backstepping controller design for quadrotor UAV based on disturbance observer

This paper deals with the tracking control problem of quadrotor unmanned aerial vehicles (QUAVs) with external disturbances. First, because the QUAV model contains two non-integrity constraints, the dynamic model of the QUAV is decomposed into two subsystems which are independently controlled, so as to reduce controller design complexity. Secondly, the nonlinear disturbance observer (DOB) technique is integrated into a backstepping control method to design the controller for the first subsystem, in which a DOB is applied to estimate the lumped uncertainty. Based on the double power reaching law and the DOB, a multivariable sliding mode control (MSMC) scheme is developed for the second subsystem. Thirdly, based on Lyapunov theory, the closed-loop system is proved to be asymptotically stable. Finally, our comparative simulation results demonstrate that the presented control scheme behaves better in terms of tracking performance than the adaptive backstepping control (ABC) approach.     

严格反馈型非仿射非线性系统的自适应模糊控制

针对一类具有严格反馈形式的非仿射非线性受扰系统,提出了基于backstepping方法的自适应模糊控制.该算法仅要求模糊逻辑系统逼近误差范数有界,引入监督控制补偿系统逼近误差和外界干扰,保证闭环系统所有信号一致有界,跟踪误差一致渐近稳定.将R(o)ssle混沌系统作为仿真对象,仿真结果表明了该方法的有效性.     

A New Robust Adaptive Control of Uncertain Nonlinear Systems and Pendulum Application

A new robust adaptive control of uncertain nonlinear systems is proposed in this paper. The proposed method combines sliding mode control with the immersion and invariance (I&I) adaptive scheme, and it has more available degrees of freedom than using the backstepping scheme. Via the proposed method, a class of nonlinear systems with mismatched parametric perturbations can be rendered asymptotically stable and the performance of the system can also be improved. Finally, the proposed method is applied to a simple pendulum with motor dynamics, and simulation results show the effectiveness and performance of the proposed method.     

带有非匹配扰动的连铸结晶器振动位移系统自适应反步滑模控制

针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在非匹配的参数不确定性、干扰等问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器(ESO)的自适应反步滑模控制方法.首先,基于双曲正切函数和高增益构造ESO对系统中的非匹配扰动进行估计.然后,利用反步法将非匹配扰动视为匹配扰动进行处理, 并在每一步设计自适应积分滑模控制器,以消除非匹配扰动对系统的影响.另外,在反步设计的后两步引入了积分滑模滤波器用于估计前一步虚拟控制律的导数.理论分析表明,所设计的ESO能够保证估计误差收敛到原点附近的小邻域内;所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号有界,并且,通过选取适当的参数能够保证系统状态可渐近收敛到原点.最后,通过仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

单喷泵无人滑行艇航向的反步自适应滑模控制

针对单泵喷水推进型无人滑行艇航向跟踪的非线性系统控制问题,对无人滑行艇的运动稳定性分析表明,其具有水平面内的自动稳定性.考虑建模误差和外界干扰力影响下的滑行艇运动响应模型,基于backstepping方法和滑模控制理论,提出了一种自适应滑模控制律.利用Lyapunov函数,证明该控制律保证了航向跟踪系统的全局渐近稳定性.仿真对比结果验证了所提出控制器的有效性.     

随机非完整链式系统的自适应状态反馈镇定

基于反步技术,对带有不确定非线性项和不确定非线性系数的随机非完整链式系统,设计了自适应状态反馈镇定器.给出了能够保证系统依概率几乎渐近稳定到平衡点的切换控制.最后用仿真验证了控制器的有效性.     

反步自适应滑模变结构的小卫星姿态鲁棒容错控制

针对小卫星在轨运行中存在输入饱和、干扰力矩与执行器故障的姿态跟踪控制问题,提出了一种反步自适应滑模变结构鲁棒容错控制方法。该方法将反步控制和滑模控制相结合,利用自适应算法估计执行器有效因子最小值和干扰上界,避免了对故障的检测与隔离,实现了输入饱和、干扰和故障对系统稳定性影响的抑制。基于Lyapunov方法从理论上证明了闭环系统的稳定性;将该方法用于小卫星的状态跟踪控制,仿真结果表明该控制器能有效处理姿态控制时输入饱和受限的约束,对部分失效和偏差型故障具有较强的容错能力,并具有一定鲁棒性。     

Adaptive decentralized fault‐tolerant tracking control for large‐scale nonlinear systems with input quantization

In this paper, an adaptive decentralized tracking control scheme is designed for large‐scale nonlinear systems with input quantization, actuator faults, and external disturbance. The nonlinearities, time‐varying actuator faults, and disturbance are assumed to exist unknown upper and lower bounds. Then, an adaptive decentralized fault‐tolerant tracking control method is designed without using backstepping technique and neural networks. In the proposed control scheme, adaptive mechanisms are used to compensate the effects of unknown nonlinearities, input quantization, actuator faults, and disturbance. The designed adaptive control strategy can guarantee that all the signals of each subsystem are bounded and the tracking errors of all subsystems converge asymptotically to zero. Finally, simulation results are provided to illustrate the effectiveness of the designed approach.     

Global stabilization of a class of time-delay nonlinear systems

This paper is concerned with the problem of global stabilization by state feedback and output feedback for a class of time-delay nonlinear systems that are dominated by a triangular system satisfying linear growth conditions. By solving the Lyapunov equation and constructing the appropriate Lyapunov-Krasovskii functionals (LKF), the linear and memoryless state feedback controller and output feedback controller making the closed-loop system globally asymptotically stable (GAS) are explicitly constructed respectively. Comparing our design scheme with the backstepping method which has been widely used to deal with strictly feedback nonlinear systems, our design scheme is much simpler and more efficient. An example is given to show that the proposed design procedures are very simple and efficient.