低速行驶重型车辆的动力学系统建模与非线性控制

考虑低速行驶工况下的重型车辆，本文建立其纵向行驶驱/制动系统的非线性动力学方程. 在此基础上采用反馈线性化方法将驱/制动工况下的非线性系统转化为线性可控正则型，并针对制动工况下非线性系统存在的控制时滞，提出一种基于非线性SMITH 预估方法的反馈线性化变换，该变换在有效补偿控制时滞同时，实现了制动系统的线性可控正则型转换. 最后，分别基于驱/制动系统的线性可控正则型设计跟踪控制器，实现了车辆低速工况的加/减速度精确跟踪控制.     

低速行驶车辆的非线性系统建模及控制

针对低速行驶工况下的车辆Stop and Go(起-停)巡航控制系统,本文推导其纵向行驶的非线性动力学方程.在此基础上采用精确线性化变换将非线性系统转化为线性可控正则型,并对此正则型设计一种跟踪控制器,实现了车辆低速甚至起-停工况的加速度精确跟踪.     

磁悬浮系统的两种线性化控制方法

本文首先利用动力学和电磁学方法建立了磁悬浮系统的模型 ,然后给出了直接反馈线性化方法的控制器设计 ,接着给出了基于平衡点展开的控制器设计 ,最后将两种控制方法的性能做了仿真比较 ,得出了两种方法的优劣结论。     

一类不确定非线性系统的指数鲁棒输出跟踪

研究一类不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪控制问题。应用输入／输出反馈线性化法和李亚普诺夫方法,提出一种基于不确定项上界的连续型鲁棒输出跟踪控制器设计方法。该控制器不仅可确保闭环系统的状态一致最终有界,使系统输出按指数规律跟踪期望输出,而且计算简单,更易实现。仿真结果证明了该方法的可行性与有效性。     

多变量系统的RBFNN内模控制

本文研究了基于逆系统方法的神经网络内模控制。选用径向基函数神经网络(RBFNN)逼近对象的α阶积分逆系统，以之与原系统组合，使其解耦线性化以后再采用内模控制。最后以两输入两输出的磁悬浮系统设备的数学模型为对象进行了仿真，结果表明这种方法具有较好的控制效果。     

磁悬浮球系统的非线性自适应控制方法

针对磁悬浮球系统被控对象变化时控制器自适应问题,提出了一种反馈线性化和在线参数辨识相结合的非线性自适应控制方法。基于状态反馈精确线性化方法建立磁悬浮球系统的数学模型,通过状态反馈设计了一种非线性控制器,并给出了控制器参数的在线辨识方法。MATLAB平台上在线实验结果表明,与反演滑模自适应控制方法相比,提出的方法无须在平衡位置近似线性化,可以在平衡位置实现对不同对象的自适应控制,且具有理想的稳态调节性能。     

倒立摆系统可线性化建模条件及稳定控制的研究

对单级倒立摆系统进行线性化建模,在初始摆角为5°的条件下采用了LQR和PD两种控制算法进行了稳定控制,都取得了良好的控制效果.在初始摆角从0°到-20°变化时,以步长为-4°进行了递推运算,分别得到了两组仿真曲线图,实验证明,两种控制算法的可线性化建模条件为|θ(0)|≤8°否则系统将呈现明显的非线性特性,线性化模型将很不准确,最后从实现稳定控制和可线性化建模条件两方面出发得出,PD控制优于LQR控制.     

非完整移动机器人的分段反馈稳定控制

研究一类具有非完整约束的移动机器人控制问题,首先采用一种分段连续状态反馈控制邮系统的渐近稳定,为了克服控制器在某些点出现奇异性以及由于控制器中所涉及的三角函数的周期性导致解的局部必 步利用输入／输出线化,线性近似等方法对控制算法进行了修正,数值仿真结果表明该算法是有效的。     

空间电磁对接的非线性控制

空间电磁对接技术能避免诸如推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等现有基于推力器对接所固有的不足,对接装置具有较高性价比,在小卫星领域具有广阔应用前景．空间电磁对接控制具有强非线性特性,论文综合采用反馈线性化理论及PD控制方法对该控制问题进行研究．首先基于反馈线性化理论线性化控制模型,根据空间电磁对接任务特性分析其适用性;基于线性化模型,将空间电磁对接路径跟踪问题转换为跟踪误差渐近稳定问题,采用基于扩展卡尔曼滤波的PD控制方法设计控制律;最后本文做了仿真分析,其中考虑了电磁力模型误差和地球非球形J2项的影响．理论研究与仿真分析表明：该控制方法能有效解决空间电磁对接控制的强非线性问题,对外界干扰、模型误差具有较好鲁棒性．     

磁浮列车的非线性控制问题研究

建立了磁浮列车悬浮系统模型, 针对模型的非线性问题, 利用反馈线性化技术, 将系统的输入-状态线性化, 设计出一个P控制器和一个非线性补偿器, 得到了良好的仿真结果. 在此基础上, 进行了数字控制实验, 比较了仿真和实验结果. 实验表明反馈线性化技术可以解决磁浮列车非线性模型的控制问题.     

共轴式无人直升机建模与鲁棒跟踪控制

针对共轴式无人直升机非线性、强耦合的动力学特性,本文提出了一种基于动态反馈线性化方法的鲁棒跟踪控制策略.首先根据叶素理论、Pitt-Peters动态入流模型、上下旋翼气动干扰分析建立了共轴式无人直升机的数学模型.然后对于高度-姿态子系统,通过扩展状态变量对其进行了动态反馈线性化,分析了零动态特性.根据内环期望跟踪特性对解耦后的子系统进行极点配置.通过设计鲁棒补偿器实现了对高度与姿态指令的鲁棒跟踪.在此基础上,针对水平面内的位置子系统设计了外环比例微分(proportional-derivative,PD)控制器以实现位置跟踪.最后,通过内环跟踪仿真验证了反馈线性化方法良好的解耦特性,通过干扰条件下的轨迹跟踪仿真验证了所设计控制器具有较好的控制性能与鲁棒性.     

平流层卫星建模与基于分级模型的轨道控制

为实现平流层卫星在平流层大气环流作用下环某一纬度飞行,需对平流层卫星经度方向轨迹进行控制.根据Lagrange方程建立了其六自由度的动力学模型,在基于模型的直接输入输出反馈线性化无法实现的情况下,按"舵控制帆、帆控制绳和绳控制球"的工作原理将系统分为3个级联子系统,并对3个子系统分别设计控制器来实现"舵控制球"的轨迹控制.仿真结果表明所设计的控制器性能良好.     

磁悬浮系统的加速度计反馈控制算法

设计了一种基于加速度计信号改善磁浮列车悬浮性能的控制算法.将固定在电磁铁上的加速度计的输出直接引入反馈控制最,使得悬浮控制系统在不同轨道曲线段上具有相同的表达式,从而使反馈线性化算法得以应用;利用离散跟踪一微分器,从测量到的间隙信号提取其一阶、二阶微分,使实际控制算法得以实现.仿真计算表明,该算法消除了列车进、出竖曲线的冲击,提高了悬浮性能.     

基于线性化反馈的滑模变结构重装空投纵向控制律设计

针对重装空投过程中,重型货物持续移动及瞬间离机严重影响载机的安全性等问题,提出了基于线性化反馈和滑模变结构控制相结合的控制律设计方法,利用非线性多输入多输出反馈线性化完成系统解耦线性化,在此基础上采用滑模变结构控制设计系统内环速度与俯仰姿态跟踪控制器,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成整个飞行控制系统的设计.最后,仿真验证了该控制器鲁棒性强,且满足空投任务战技指标要求.     

Robust stabilization for affine control systems in Banach spaces

This paper is devoted to the investigation of feedback stabilization of affine control systems on real Banach spaces. Under an appropriate decomposition of the state space, we provide sufficient conditions for exponential stabilization of the system at hand. Furthermore, we show that the proposed feedback law remains a stabilizing control under some types of perturbations on the dynamic and the control operator. Finally, two illustrative examples are provided.     

An Internal-Model Controller for a Class of Single-Input Single-Output Nonlinear Systems: Stability and Robustness

A controller design procedure for a class of nonlinear systems is presented. The structure of the control system corresponds to the so-called internal-model controller that, for linear systems, has exhibited good performance and stability robustness with respect to disturbances and to uncertainty in the plant parameters. The systems involved are single-input single-output and fully linearizable by coordinates transformation and state feedback. It is shown that the plant output converges to a constant reference, even under the presence of constant disturbances and parameter uncertainties, provided the closed-loop system has an asymptotically stable equilibrium point placed anywhere. This scheme does not need an explicit design of a nonlinear observer; instead, it uses the state of a plant model. A conservative stability robustness margin is estimated by applying standard results of Lyapunov theory.     

Combined control with sliding mode and partial feedback linearization for 3D overhead cranes

A 3D overhead crane is an underactuated system consisting of five outputs: trolley position, bridge translation, cable length, and two cargo swings. These outputs are controlled by three actuators for cargo hoisting, trolley motion, and bridge traveling. This study proposes the use of a nonlinear controller that performs five tasks concurrently: cargo hoisting, trolley tracking, bridge motion, payload vibration suppression during transport, and cargo swing elimination at the destination. The proposed algorithm is combined with two control components: (i) partial feedback linearization, which is a precursor to controller design, to suppress cargo vibration; and (ii) sliding mode method, which provides robust control in lifting the payload and driving trolley and bridge motions against model imprecision and uncertainty. These two control mechanisms are successfully merged into a combined controller because the kinematic relationships between the state variables are made apparent in the system dynamics. Simulation and experimental results show that the proposed controller asymptotically stabilizes all system responses.Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.