非仿射纯反馈系统的间接自适应神经网络控制

针对非仿射纯反馈系统,提出了一种新的设计方案.与现有文献中方法不同,该方案不是直接利用逼近技巧构建理想的反馈控制器.首先通过自抗扰思想将非仿射纯反馈系统转化成含有未知控制系数以及未知非线性的仿射系统,并且证明了可行性.然后结合微分器和全调节径向基函数神经网络,利用自适应反演技巧设计了自抗扰控制器,微分器的引入避免了传统反演的计算复杂性.最后,从理论上证明了所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号半全局一致有界,并且证明了系统状态渐进收敛到零点的残集内.仿真例子验证了算法的有效性.     

非对称输入饱和下的非仿射不确定系统自抗扰反演控制

针对一类具有内部动态和外部扰动未知以及非对称输入饱和约束的非仿射系统,提出一种自抗扰反演控制方法.首先基于自抗扰控制思想,通过直接从非仿射项中提取线性控制项,将非仿射系统转化为仿射非线性形式.在此基础上, 在每一步反演控制器设计中,引入扩张状态观测器对系统总的不确定项进行估计,引入跟踪微分器解决虚拟导数的“计算膨胀”问题.在设计真实控制律时,利用双曲正切函数设计一种辅助补偿系统,用来处理输入饱和引起的控制量偏差.基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的所有信号有界且跟踪误差可渐近收敛到原点的任意小邻域内.仿真比较结果验证了所提出方法的有效性,体现了一定的工程应用价值.     

非仿射纯反馈非线性系统的自抗扰控制

针对一类具有外部扰动的不确定非仿射纯反馈非线性系统,结合反演和自抗扰技术,提出了一种新的控制设计方案,该方案中反演设计的每一步引入了自抗扰设计,同时采用微分器和扩展状态观测器分别估计虚拟控制的导数和系统的未知部分.与现有设计方法不同,它不是直接利用逼近定理来构建理想的控制器.该方案设计过程简单,并且通过输入状态稳定性分析证明了系统状态能渐近收敛到原点的任意小邻域内.仿真结果证实了该方法的有效性.     

不确定非仿射系统的引入动态逆的自抗扰控制器设计

针对一类不确定非仿射严反馈非线性系统, 提出一种引入动态逆的线性自抗扰控制器设计方法. 首先, 利 用微分同胚映射将严反馈非线性系统变换为积分串联型系统, 然后针对积分串联型系统设计线性自抗扰控制器. 提出的线性自抗扰控制器将闭环系统划分为3个时间尺度, 其中线性扩张状态观测器位于最快的时间尺度上, 用来 估计系统的状态和总和扰动, 动态逆位于次快的时间尺度上用以求解非仿射情况下的控制律, 系统动态位于最慢的 时间尺度上. 利用奇异摄动理论分析了闭环系统的稳定性和性能. 提出的自抗扰控制设计方法同样适用于控制增 益不确定的仿射非线性系统. 仿真和实验结果验证了提出的线性自抗扰控制器的可行性.     

非仿射系统的自学习滑模抗扰控制

针对一类单输入单输出(single-input single-output,SISO)非仿射非线性系统的控制问题,提出了一种自学习滑模抗扰控制方法.该方法用非线性光滑函数设计扩张状态观测器,实现SISO非仿射非线性系统内部不确定性和外部扰动的扩张状态估计,并将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与自学习滑模控制技术融为一体,实现SISO非仿射非线性系统的自学习滑模抗扰控制.该方法不依赖受控对象的数学模型,可以快速跟踪任意给定的参考信号.数值仿真试验表明了该方法响应速度快、控制精度高,具有很强的抗扰动能力,因而是一种鲁棒稳定性很强的控制方法,在SISO非仿射非线性系统控制领域具有重要作用.     

高精度轨迹跟踪的6-PRRS并联机器人自抗扰控制研究

针对6-PRRS并联机器人控制系统的非线性、耦合等特性，采用分散控制策略。在关节空间设计强鲁棒性的自抗扰控制器对其进行控制．该自抗扰控制器由非线性跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性PD和扰动补偿4部分组成．具有模型补偿功能的扩张状态观测器可以获得系统的状态估计和未知外扰的实时作用量，使系统性能得到有效补偿．该控制器以离散的形式进行设计，易于工程实现．仿真结果证明了所提出的控制策略具有强鲁棒性，跟踪性能良好．     

基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法研究

针对一类非线性系统在持续扰动下的控制问题,设计基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法。首先,引入U模型方法进行被控对象建模,提高处理非线性系统的能力,结合自抗扰控制方法,设计基于U模型的改进自抗扰控制器。在非线性反馈环节引入模糊免疫方法实现非线性智能反馈,设计基于U模型的模糊免疫自抗扰控制系统。最后仿真实验表明：基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法在保持了基于U模型的自抗扰控制的简洁性和良好抗扰性能的基础上,简化了控制器参数调节过程,在持续未知扰动下的跟踪速度、精度都更优。     

一类纯反馈非线性系统的自适应动态面控制

针对一类完全非仿射纯反馈非线性系统,提出了一种新的自适应动态面控制方法.应用中值定理将未知非仿射输入函数进行分解,使其含有显式的可控制输入参数;引入Nussbaum增益函数,解决了虚拟控制增益符号未知的问题,同时避免了反馈线性化方法中可能出现的控制器奇异性问题;动态面控制消除了传统反推设计中的"微分爆炸"问题.采用解耦反推方法,基于李亚普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的半全局稳定性,数值仿真验证了方法的有效性.     

受限的非仿射非线性系统的自适应控制

针对受限的非仿射非线性系统,结合自抗扰思想提出了非仿射系统的扩张状态观测器(ESO)设计,从而将辅助系统设计技巧拓展到了非仿射系统,然后利用反演和指令滤波器设计了自适应控制器,为受限的不确定非仿射系统提供了新的设计思路.为了补偿受限带来的影响,引入了辅助系统,它的状态被用来补偿跟踪误差.指令滤波器用来处理虚拟控制受限问题,同时获得虚拟控制导数的估计,避免了backstepping中对它的繁琐计算,扩张状态观测器被用来估计系统的未知非仿射非线性项和外部干扰.利用输入状态稳定性(ISS)分析了闭环系统的全局一致有界稳定性.最后仿真结果验证了该设计方案的有效性.     

高阶不确定非线性系统的线性自抗扰控制

针对一类具有内部动态和外部扰动未知的SISO高阶非线性系统,提出一种通用的线性自抗扰控制方案.该方案基于单参数调节的高增益观测器思想,分别设计线性跟踪微分器、线性扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制律.利用Lagrange中值定理和Cauchy-Schwarz不等式将系统总扰动的微分值转化为关于系统估计和跟踪误差的函数,可以解决因系统控制增益未知所导致的控制量微分值难以预先确定的问题.在此基础上,基于Lyapunov稳定性定理证明闭环系统误差信号有界,并进一步分析得到系统估计和跟踪误差与控制器参数的定量关系,即都可以随观测器增益的增大而达到无限小.仿真比较结果验证了所提出方案的有效性,与韩式自抗扰控制方案相比,该方案结构简单,调节参数少,易于工程实现.     

改进遗传算法整定自抗扰控制器参数及应用

非线性自抗扰控制器策略(ADRC)耦合参数众多,单一机制优化算法在进行参数整定时易陷入局部最优解,极大地降低了自抗扰控制器的控制精度。针对此问题,该文提出了一种改进遗传算法(KFC-2PMGA)进行自抗扰控制器参数整定,将核模糊聚类算法应用到遗传算法双种群划分中,并针对聚类所得双种群,分别采用不同的自适应交叉及变异策略,有效地避免了传统遗传算法易产生"早熟"的现象。并以永磁同步电机为例进行仿真验证。结果表明,优化后的自抗扰控制器具有良好的系统响应及控制精度,改进后的遗传优化算法适用于复杂非线性自抗扰控制器参数整定。     

一种新的双环结构机器人无标定自抗扰视觉伺服控制方法

在研究基于自抗扰控制器的机器人无标定视觉伺服方法的基础上，提出了一种新的双环结构机器人无标定自抗扰视觉伺服控制方法．内环采用Kalman滤波算法进行图像雅可比矩阵的在线辨识，可较好地逼近真实模型；外环采用自抗扰控制器，利用非线性观测器实时估计系统相对于当前估计模型的总扰动，并在控制中加以动态补偿．针对六自由度工业机器人进行了二维运动目标的跟踪实验，实验结果表明了该方法的可行性和有效性．     

基于线性自抗扰的开关磁阻电机调速控制研究

开关磁阻电机调速系统是复杂的非线性时变系统,负载扰动大,变量之间耦合严重,针对上述系统的性能特点提出采用线性自抗扰控制策略对系统进行控制的方法。首先为克服负载扰动变化,电机磁链呈非线性以及电流、位置等参数耦合的内外部干扰问题,设计扩张状态观测器对系统内扰和外扰进行准确估计并实时补偿。然后设计PD（比例-微分）控制器抑制系统给定与扩张状态观测器反馈的观测对象状态变量之间的跟踪误差。最后在仿真平台上对设计的控制系统进行试验并与传统PID控制方案进行对比,结果显示,对于给定的阶跃信号线性自抗扰控制器只需0.09s即可达到稳态且无超调,而PID控制器需要3s才能实现稳定跟踪。因此相比于传统PID控制,线性自抗扰控制器拥有更优的动静态性能,并且系统在外部负载扰动和内部模型参数变化的情况下也有良好的控制效果,表现出了很好的鲁棒特性。     

基于自抗扰控制器的PMSM矢量控制系统设计与实现

针对永磁同步电机存在的非线性、强耦合、参数摄动等问题,设计并实现了基于自抗扰控制器(ADRC)的矢量控制系统.首先提出基于ADRC的控制策略,实时观测出由系统内部非线性因素以及外部扰动引起的“内外扰动”并进行补偿,从而实现精确控制;其次研制基于DSP的多轴运动控制卡,并在此基础上实现了基于ADRC的PMSM矢量控制系统...     

高性能永磁同步电机位置伺服系统建模与仿真

永磁同步电动机由于其优越的性能而广泛应用于精确的伺服控制系统中,但其绕组相电流和转速具有强耦合性,而且永磁同步电机的模型的不确定性影响了控制器的精度.文中首先建立了基于PID控制器的交流伺服系统,在此基础上又提出了一种基于自抗扰控制器的高性能永磁同步电动机位置控制器,并建立了基于该控制器的永磁同步电动机伺服系统仿真模型.仿真实验证明,与基于PID控制器的交流伺服系统相比较,基于自抗扰控制器的交流伺服系统的优越的跟踪性能和抗扰性能.     

三相电压型PWM整流器的自抗扰控制研究

三相电压型PWM整流器是一个多输入多输出的强非线性结构,并对三相电压型PWM整流器的数学模型和自抗扰控制器进行了原理分析。为了提高整流系统中非线性、抗扰性及参数摄动控制问题,采用一种改进型的非线性自抗扰控制方案且给出其离散形式。然后,重新构造了常规自抗扰控制器中非线性状态误差反馈控制率（NLSEF）和扩张状态观测器（ESO）的非线性函数,以此来克服非线性函数的不平滑性能,从而减小整流系统输出的高频颤振现象。通过MATLAB/Simulink仿真分析和搭建实验样机验证,改进型自抗扰控制与常规自抗扰控制进行对比,结果表明了新构造的自抗扰控制策略具有更好的动、静态特性,改善了常规自抗扰控制时系统对交流侧电压和负载突变敏感的缺点,并降低了交流侧电流总谐波含量(THD,Total harmonic distortion)且直流侧电压具有更好的鲁棒性。     

缸内直喷汽油机的自抗扰轨压跟踪控制器设计

获得期望的共轨压力是保证缸内直喷发动机(GDI)稳定工作和喷油量精确控制的一个重要前提. 本文针对缸内直喷汽油发动机轨压控制问题, 首先通过动力学分析建立了共轨燃油喷射系统的数学模型; 由于系统中存在有较强的非线性和不确定性, 采用基于模型但对模型的精确形式依赖较小的自抗扰控制技术设计轨压跟踪控制器,其中线性扩张状态观测器(ESO) 对系统存在的总扰动和不确定性进行了估计, 非线性误差反馈控制(NLSEF) 则采用反馈补偿实现扰动的抑制. 最后, 通过给定不同的参考轨压对控制器的有效性进行验证, 仿真结果表明控制性能是满意的.     

滑模寻优机构非线性改造及其在自寻最优点控制中的应用

在寻优机械非线性改造的基础上,利用自搞扰控制器对被控对象和外部扰动实时作用量的良好观测能力,将该寻优机械用于自寻最优点控制。自搞扰控制 自寻最优点控制可以调控系统位于最佳运行状态。