基于信息融合估计的离散系统最优跟踪控制

针对期望输出和未来干扰无预见的离散线性系统最优跟踪问题,提出一种基于信息融合最优估计的控制方法.若将当前给定值和可测干扰值分别看作系统未来输出和干扰的预见值,则跟踪控制问题可转化为具有无限预见步数的预见控制问题,并将无限预见信息融合成一步等效预见信息,进而获得近似最优融合控制律.对线性直流电机系统和宏观经济系统的仿真结果均验证了该控制器在提高系统跟踪精度和抑制干扰等方面的有效性.     

线性离散周期系统研究综述

由于线性离散周期时变系统在理论和实践双重方面的重要意义,因此成为控制领域研究的重要课题. 本文对目前线性离散周期系统的研究成果加以总结.以系统分析和综合为线索,着重介绍了线性离散周期系统的时不变重构、系统的结构属性、稳定性、零点、极点、模型降解及实现、故障诊断等问题所存在的典型方法. 并对线性离散周期系统领域仍存在的问题和未来的发展方向作了进一步的展望.     

基于信息融合估计的离散系统最优跟踪控制

针对期望输出和未来干扰无预见的离散线性系统最优跟踪问题,提出一种基于信息融合最优估计的控制方法.若将当前给定值和可测干扰值分别看作系统未来输出和干扰的预见值,则跟踪控制问题可转化为具有无限预见步数的预见控制问题,并将无限预见信息融合成一步等效预见信息,进而获得近似最优融合控制律.对线性直流电机系统和宏观经济系统的仿真结果均验证了该控制器在提高系统跟踪精度和抑制干扰等方面的有效性.

     

基于误差系统的信息融合最优预见跟踪控制

针对期望轨迹和干扰可预见的最优跟踪问题, 提出了一种基于误差系统的信息融合最优控制方法. 将线性伺服系统转化为误差系统; 利用信息融合估计方法, 通过融合期望轨迹、干扰输入、误差系统状态等信息, 获得误差系统协状态以及控制增量的最优估计. 构建了由积分项、状态反馈控制项和预见前馈补偿项组成的最优预见控制系统. 线性直流电机系统的控制仿真结果表明, 信息融合最优预见控制下的位置跟踪精度比传统最优预见控制下的要高.     

人机系统最优预见补偿跟踪控制研究

1　引　言预见控制理论是最优跟踪控制问题的新的出发点 ,其有效性在机器人、数字机床等路径控制中得到证实[1 ] .本文将预见控制应用到人机控制系统 .人具有“先前看”的能力 ,尤其是训练有素的驾驶员具有积极利用未来目标信号提高跟踪品质的预见操纵行为 .以驾驶员 -飞机目标跟踪控制系统为例 ,在人的最优控制模型( OCM)基础上 ,通过目标信息的预见显示 ,建立人的最优预见控制模型 ( OPCM) .应用数字最优预见控制理论 [2 ] ,对信号发生器产生的目标信号进行预见跟踪控制 .2　驾驶员最优预见控制模型 ( OPCM)2 .1　数字最优预见控制最…     

不确定离散时滞系统的保性能预见控制

针对一类带有状态时滞的线性离散不确定系统,提出一种基于LMI的保性能预见控制器设计方法.首先引入差分算子,将时滞系统转换为一般系统,同时对可预见的未来目标值信号作差分处理,构造出包含未来目标值信息的扩大误差系统;其次引入保性能控制,导出扩大误差系统在相应性能指标下渐近稳定的充分条件;最后通过求解一个有LMI约束的优化问题,得到了系统的最优保性能预见控制律.     

定量反馈理论发展综述

定量反馈理论是一种基于频域的鲁棒控制理论,可以用于具有高度不确定性的单变量线性/非线性系统、多变量线性/非线性系统控制器设计.本文概述了定量反馈理论的基本原理、设计过程以及特点.总结了近年来QFT在提高系统性能、鲁棒稳定性、自动设计以及应用等方面的最新研究进展,并且给出了一些已有的理论应用成果.最后讨论了进一步的研究方向.     

时变参数不确定离散时间系统的预见控制

基于具有参数依赖的Lyapunov函数方法及LMI技巧,研究一类时变参数不确定离散时间系统的预见跟踪控制问题.首先,采用预见控制理论中误差系统的方法,引入两个与状态变量和输入变量有关的辅助信号,构造出包含未来目标值信号和干扰信号的信息的扩大误差系统,将原系统的预见跟踪问题转化为扩大误差系统的镇定问题;然后,针对扩大误差系统,考虑输出反馈时,通过改造输出方程融合可预见信号的未来信息.研究表明,通过求解LMI,即可确定静态输出反馈预见控制器增益矩阵的参数矩阵.数值仿真表明了结果的有效性.     

基于信息融合估计的离散线性系统预见控制

针对期望轨迹和干扰可预见的离散线性最优跟踪问题, 提出了一种基于信息融合估计的预见控制方法. 推导了最优预见控制律的融合估计过程和最优预见性能指标. 建立了包含状态反馈项、目标和干扰前馈补偿项的信息融合预见控制系统, 并分析了其渐近特性和稳态跟踪误差问题. 直流电机系统的仿真结果表明, 信息融合预见控制下的系统跟踪性能随着预见步数的增加而迅速提高并趋于稳定, 且综合考虑跟踪误差与能量消耗时要优于传统预见控制.     

参数不确定离散时间系统的有限时间输出反馈预见控制器设计

基于参数依赖的Lyapunov函数方法及LMI技巧,研究一类参数不确定离散时间系统的有限时间输出反馈预见控制问题.首先,采用预见控制理论中误差系统的方法,引入差分算子和离散提升技术,构造出包含未来目标值信号和干扰信号的信息的扩大误差系统,将有限时间预见控制问题转化为扩大误差系统的有限时间稳定性问题;然后,针对所推导出的扩大误差系统设计输出反馈预见控制器,通过改造输出方程以充分利用可预见信号的未来信息,并通过LMI技巧给出闭环系统有限时间稳定的条件及预见控制器的设计方法.研究结果表明,通过求解LMI,可确定静态输出反馈预见控制器增益矩阵.数值仿真表明了所提出方法的有效性.     

Optimal preview speed-tracking control for motorcycles

Prior work on the application of optimal linear preview control to road vehicle steering is extended to deal with speed-profile tracking as opposed to path tracking. The focus here is on motorcycles. An elaborate multibody motorcycle ride and handling model from the literature is used as a basis for the development. This model is reduced from its general form to allow only in-plane motions. A speed-controlled nonlinear version of the model is used to establish quasi-equilibrium or trim states for running through a full speed range and a corresponding linear model for small-perturbations from any trim state, with simple engine dynamics included, is used for the linear optimal control computations. It is shown how the speed-tracking problem can be put into optimal linear preview control form and controls are derived and shown as functions of speed and control tightness. As established in previous work, the optimal controls are demonstrated to have state–feedback and preview parts. Diminishing returns for additional preview of the speed-demand are obtained, reinforcing the notion that only finite preview is needed for full system performance. The preview needs of representative systems are found. For very tight control, the necessary preview is short but a wide range of behaviours is possible, depending on the balance between tracking precision and control power. In this instance, control power means engine power. Frequency responses of some optimally controlled systems are calculated and near-perfect speed-tracking is demonstrated for suitably band-limited and amplitude-limited demands. A simulation study shows the motorcycle motions in tracking a speed-profile of sinusoidal form.     

Cooperative optimal preview tracking control of continuous-time multi-agent systems

This paper presents the cooperative preview control method for continuous-time multi-agent systems with a time-invariant directed communication topology. First, the cooperative tracking preview control problem is transformed into the optimal regulation problem of an augmented system. Next, by applying the results of the standard optimal preview control of continuous-time linear systems, a controller of the augmented system is obtained. Furthermore, the stabilisability and detectability of the augmented system are studied under the fixed digraph and the prescribed leader. Then, we derive the controller of multi-agent systems with error integral and preview action that can guarantee the achievement of cooperative optimal preview tracking. Finally, the effectiveness of the controller is shown by numerical simulations.     

自愈控制系统研究的综述、分析与展望

近年来,为了改变依靠紧急停车、人工维护和故障排除的传统的维修方法,在一些技术应用领域中人们提出了自愈控制的思想.本文通过梳理智能电网的自愈控制、飞行控制系统的自愈控制和机器故障自愈调控的相关研究成果,明确了自愈控制的特征和功能并给出了其定义;其次,讨论了自愈控制、自愈系统和容错控制的联系与区别;最后,总结了研究自愈控制的意义并分析了其发展趋势.作者对自愈控制的相关技术应用领域及成果进行综述和深入分析,旨在提高自愈控制系统的规范化和重用性、提炼和总结其共性并给出自愈控制系统的基本架构,从而为其将来的理论研究奠定初步的基础、为指导实际的自愈控制的应用提供一定的参考.     

Recent advances in optimization and game theoretic control for networked systems

The aim of this paper is to provide an overview, although unnecessarily complete, of recent advances in optimal control, optimization, and game theory for networked systems. First, the recent research results and progress in optimal control and game theory for logical domain networked systems are summarized. Then, the recent developments on networked optimization and game theory for continuous domain systems are presented afterward. Finally, after introducing some recent practical applications of optimal control and game theory on networked systems, we conclude the paper with a short discussion on future research perspectives.     

Design of Preview Controller for Linear Continuous-time Systems with Input Delay

This paper makes it possible to design a preview controller for linear continuous-time systems with input delay, which expands the preview control theory. An augmented error system is established. And a variable substitution is used to transform the delay preview control system into a delay-free one whose preview controller uses the future value of the augmented state vector. The future value of the augmented state vector is estimated by the information of the current state vector, the control input on the past time window, and the reference signal on the future time window. Under the assumption of zero initial conditions, a simplified controller with both delay compensation and preview compensation is obtained for the original system. In addition, a preview controller with full-order observer is offered. Finally, simulation results are presented to illustrate the effectiveness and robustness of the controller.     

机器人视觉伺服研究进展:视觉系统与控制策略

视觉伺服控制是机器人系统的重要控制手段. 随着机器人应用需求的日益复杂多样,视觉伺服的研究面临着挑战. 视觉伺服系统的设计主要包括视觉系统、控制策略和实现策略三个方面. 文中对视觉伺服中存在的主要问题进行了分析,重点介绍了视觉系统中改善动态性能和处理噪声的主要技术手段,阐述了处理模型不确定性和约束的控制策略的改进方案,总结了提高视觉伺服系统的可实现性和灵活性的实现策略. 最后,基于当前的研究进展对未来的研究方向进行了展望.     

线性连续时滞系统最优预见重复控制

针对一类线性连续时滞系统,提出一种最优预见重复控制设计方法.首先,通过一种等价变换,将被控时滞系统转化为无时滞系统.然后,利用L阶差分算子提升技巧,获得包含状态变量导数和跟踪误差的增广连续系统.在此基础上,通过定义一种新的性能指标,将预见重复控制设计问题转化为连续非自治系统的线性二次调节问题.进一步,基于最优控制理论,得到包含状态反馈、误差积分、重复控制、时滞补偿和预见补偿的最优预见重复控制器.该控制器包含了已有文献的多种控制器形式.最后,通过一个数值仿真实例,说明所提方法的有效性.