基于观测器的伺服系统反馈线性化控制

基于重载且负载大范围变化的伺服系统提出高精度数学模型,建立扩展卡尔曼观测器对速度和模型中参数进行观测,使用基于模型的反馈线性化方法准确地将模型线性化,并使用线性控制方法设计高精度控制器。该策略的应用不但避免了传感器的测量时带来的误差,同时,在参数准确的条件下能够得到更高的控制精度。仿真实验结果表明:运用所设计的基于扩展卡尔曼观测器的反馈线性化控制策略不仅能够准确地对速度状态和参数进行观测,同时系统在跟踪性能方面也取得了较好的结果。     

倒立摆的局部反馈线性化控制方法

针对一级倒立摆系统,基于局部反馈线性化方法将系统的动力学转换为便于控制器设计的级联系统模型,并利用线性矩阵不等式设计了满意PID控制器.实验结果表明,该方案实现了系统输出时指令信号的精确跟踪且具有抗干扰能力.     

基于反馈线性化的RLV气动控制一体化设计

针对可重复使用运载器设计过程中,气动布局、制导控制系统相互耦合的问题,引入气动控制一体化设计方法。分析该飞行器再入过程的高度-速度飞行剖面,基于反馈线性化方法设计再入跟踪制导律。按照快慢变量分离的原则,设计反馈线性化控制器。以此为基础,对飞行性能进行评估,找出布局存在的不足,给出改进建议,并进行仿真验证。整个设计过程表明,基于反馈线性化的气动控制一体化设计方法能够有效兼顾气动与制导控制约束,实现飞行器性能最优。     

基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制

在许多高速、高精的直线伺服系统中,要求能实现对速度的快速精确跟踪,但其模型的非线性和变量间的耦合给控制带来难度.对高速、高精速度跟踪控制中,电流和速度的变化过程在时间尺度上相对接近,不能简单地采用磁场定向矢量控制方法实现静态解耦,否则电流和速度间的非线性耦合将破坏速度跟踪品质.采用状态反馈线性化方法来实现永磁直线同步电动机(PMLSM)模型的精确线性化和动态解耦.利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.通过扩展滑模观测器来实现对所需要的动子速度、加速度和负载扰动的鲁棒观测.并利用李雅普诺夫理论对由反馈线性化和滑模观测器构成的非线性闭环系统的稳定性进行了证明.仿真结果表明该方案使PMLSM伺服系统具有良好的鲁棒速度跟踪性能.     

基于反馈线性化同步伺服电机鲁棒跟踪控制

为了保证具有不确定非线性的PM同步伺服电机驱动系统的稳定性,确保闭环系统的输出准确跟踪期望输出并减少不确定项对该驱动系统的影响,利用Lyapunov稳定性理论,设计了一种基于反馈线性化的鲁棒跟踪控制器,并作了相应的仿真研究。仿真结果表明,该控制器不仅确保闭环系统的输出按指数规律跟踪期望输出,而且保证闭环系统状态的一致最终有界。该控制器设计简单,易于实现,具有很好的实用性。     

基于反馈线性化的无人直升机航向控制

本文着重解决小型无人直升机航向自适应控制问题．通过求非线性函数导数,把原始系统扩展为一个带有伪状态变量的新系统．这种方法不必求解非线性函数的逆,并且降低了计算量．证明了该方法的稳定性．针对实际模型直升机实验平台航向动力学模型,仿真结果表明了该方法的有效性．     

基于反馈线性化的STATCOM控制研究

利用基尔霍夫定律建立STATCOM开关函数模型,采用反馈线性化解耦控制方法,实现STATCOM非线性系统有功电流和无功电流的解耦,并基于线性控制理论中的极点配置方法为解耦线性化模型设计了控制器;并根据瞬时无功功率理论对负载线路中的无功电流进行动态实时检测,作为STATCOM补偿无功功率的给定,实现对无功变化负载的快速响...     

基于反馈线性化的TCSC滑模控制

针对含可控串联补偿(Thyristor Controlled Series Compensation,TCSC)的电力系统非线性强及易受外部扰动的特点,应用反馈线性化方法和滑模变结构控制理论,设计了提高系统稳定性的可控串联补偿滑模控制器。通过引入反馈控制变量,基于状态反馈线性化理论实现了对非线性模型的精确线性化。采用极点配置方法设计滑模切换函数,从理论上保证发电机转子方程具有期望的极点。为了减小抖振采用指数趋近律和准滑动模态方法求取滑模控制律,使得设计的可控串联补偿非线性控制律形式简洁,鲁棒性好。为了验证该控制策略的有效性,在Matlab/Simulink环境下建立了基于反馈线性化的可控串联补偿滑模控制系统仿真模型,进行了仿真研究。仿真结果表明,与传统的控制方式相比,设计的控制器能有效地阻尼系统振荡,增强系统的暂态稳定性。     

离散系统输出反馈H∞控制

研究了离散控制系统输出反馈H∞控制问题,已有方法对于控制系统系数矩阵要求十分严格,给出了采用输出反馈控制的新的控制器设计方法.经由相关的引理,针对不同的离散控制系统得出三个定理,将已有的输出反馈H∞控制的双线性矩阵不等式条件转换为一个线性矩阵不等式条件.可以充分利用线性矩阵不等式凸优化技术解决,输出反馈控制器设计提供更大的可行性,并且对于系统的系数矩阵要求有所降低,在一定程度上放松了已有结果的保守性.同时也说明了方法具有更大的应用范围.最后,一个仿真实例说明了算法的有效性.     

基于输出反馈线性化的多移动机器人目标包围控制

针对受非完整约束的多移动机器人系统的移动目标包围控制问题, 提出一种基于输出反馈线性化的局部协同控制方法. 利用机器人与邻居节点和目标的相对距离信息、角度信息以及机器人自身的方位角信息设计协同控制器. 该方法无需事先指定包围编队形状, 可实现对移动目标的速度估计, 且保证机器人之间的障碍规避. 严格的理论分析证明了移动目标指数收敛到多移动机器人构成的凸包内部. 最后, 仿真结果验证了所提控制方法的有效性.     

基于精确线性化的MIMO双线性系统预测函数控制

针对典型多输入多输出双线性系统, 提出了基于非线性过程精确反馈解耦线性化的预测函数控制方法这是一种分层的控制策略, 首先设计一个静态的非线性状态反馈, 使得闭环系统是输入输出解耦和线性的;然后设计一组单输入单输出预测函数控制器, 下层为上层预测函数控制提供一组单输入单输出模型, 而上层预测函数控制以其固有的鲁棒性来补偿参数变化和解耦线性化的近似性, 并以纸机加压网前箱为例进行了仿真实验, 结果是令人满意的.     

基于LMI不确定离散随机系统输出反馈保性能控制

针对一类范数有界不确定离散随机系统,研究了具有输出反馈控制器的保性能控制,由此得到闭环系统的二次型性能指标上界的一般形式;然后应用LMI凸优化技术,推导出使闭环系统渐近稳定的最优保性能控制器的设计方法;最后通过仿真算例验证了所提出算法的可行性和有效性.     

Linearizing control of induction motor based on networked control systems

A new approach to speed control of induction motors is developed by introducing networked control systems （NCSs） into the induction motor driving system. The control strategy is to stabilize and track the rotor speed of the induction motor when the network time delay occurs in the transport medium of network data. First, a feedback linearization method is used to achieve input-output linearization and decoupling control of the induction motor driving system based on rotor flux model, and then the characteristic of network data is analyzed in terms of the inherent network time delay. A networked control model of an induction motor is established. The sufficient condition of asymptotic stability for the networked induction motor driving system is given, and the state feedback controller is obtained by solving the linear matrix inequalities （LMIs）. Simulation results verify the efficiency of the proposed scheme.     

A‐Orbital feedback linearization of multiinput control affine systems

This article deals with transformations of multiinput nonlinear control systems into linear controllable systems. For multiinput control affine systems, the notion of A‐orbital feedback linearizability is introduced which generalizes the notion of orbital feedback linearizability and is based on input‐dependent time scalings. A necessary and sufficient condition for A‐orbital feedback linearizability is derived for multiinput control affine systems. On the basis of this condition, an A‐orbital feedback linearization algorithm is developed. It is revealed that the proposed concept extends the existing approaches to orbital feedback linearization. More precisely, it is proved that if a system is A‐orbitally feedback linearizable in a neighborhood of some point, the dimension of the state is greater than that of the input by at least three, and the time scaling essentially depends on the input, then the system cannot be orbitally feedback linearized around that point.     

Neural Network Based Feedback Linearization Control of an Unmanned Aerial Vehicle

This paper presents a flight control design for an unmanned aerial vehicle (UAV) using a nonlinear autoregressive moving average (NARMA-L2) neural network based feedback linearization and output redefinition technique.The UAV investigated is non- minimum phase.The output redefinition technique is used in such a way that the resulting system to be inverted is a minimum phase system.The NARMA-L2 neural network is trained off-line for forward dynamics of the UAV model with redefined output and is then inverted to force the real output to approximately track a command input.Simulation results show that the proposed approaches have good performance.     

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.     

线性不确定系统的H∞状态反馈鲁棒重复控制

现有的重复控制设计不能同时优化低通滤波器的参数和重复控制器的参数.我们在设计重复控制系统以控制线性不确定对象时,解决了这个问题.首先,引入状态反馈以保证闭系统的鲁棒稳定性,把重复控制器设计问题转化为H∞状态反馈增益的设计问题.为获得低通滤波器最大转折频率,进一步将设计问题转化为基于线性矩阵不等式约束的凸优化问题.提出了一种迭代算法,用以计算低通滤波器的最大转折频率和H∞状态反馈增益.在保证系统鲁棒稳定性的同时,获得最高控制精度的重复控制器和低通滤波器的参数组合.该方法与已有方法比较,它的结果容易验证和求解,因而更适合于实际应用.最后,通过数值实例验证了本文所提方法的有效性.     

基于LMI的输出反馈鲁棒完整性控制器设计

完整性是容错控制的一个重要研究方向,不确定系统的鲁棒完整性研究具有很强的实际意义.本文基于[0,σ]故障模型和线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了参数不确定系统的输出反馈鲁棒完整性控制器存在的充分条件,通过求解两个矩阵不等式获得控制器,使闭环系统在传感器发生故障时仍然保持二次稳定,并对参数不确定性具有鲁棒性.数值示例说明了该方法的有效性.     

基于模糊观测器的非线性MIMO系统H2/H∞模糊状态反馈控制

研究了非线性系统H₂/H_∞模糊状态反馈控制问题.采用局部线性化方法,用T-S模糊线性模型逼近非线性系统,用模糊观测器重构系统状态.在希望的H_∞干扰抑制约束下,通过最小化H₂控制性能指标,实现了模糊状态反馈次优控制.通过将优化问题转化成2个特征值问题(EVP),应用线性矩阵不等式(LMI)优化方法求解,使问题的求解大大简化.所设计的闭环系统在平衡点是局部二次型稳定的,系统抗扰性能和动态性能均较好.