切换有向拓扑中的网络化Euler-Lagrange系统自适应同步控制

在动态切换拓扑中研究了带有参数不确定性和单向信息交互的网络化Euler-Lagrange系统的协同控制问题.针对通信拓扑随时间变化的问题,利用有效的局部信息交互设计了一个分布式控制律,并利用自适应技术解决了系统动力学中的参数不确定性问题.通过构造一个连续的Lyapunov函数,证明了系统在切换拓扑的并图存在一棵有向生成树的频率足够高时即可实现网络同步.此外,进一步拓展使用简单的干扰观测器或滑模控制方法进一步研究了该协同策略下的干扰抑制问题.最后,以五颗异构航天器的姿态同步为背景,通过数值仿真及其对照说明了所提合作控制策略的有效性.     

Fractional partial differential equation denoising models for texture image

In this paper,a set of fractional partial differential equations based on fractional total variation and fractional steepest descent approach are proposed to address the problem of traditional drawbacks of PM and ROF multi-scale denoising for texture image.By extending Green,Gauss,Stokes and Euler-Lagrange formulas to fractional field,we can find that the integer formulas are just their special case of fractional ones.In order to improve the denoising capability,we proposed 4 fractional partial differential equation based multiscale denoising models,and then discussed their stabilities and convergence rate.Theoretic deduction and experimental evaluation demonstrate the stability and astringency of fractional steepest descent approach,and fractional nonlinearly multi-scale denoising capability and best value of parameters are discussed also.The experiments results prove that the ability for preserving high-frequency edge and complex texture information of the proposed denoising models are obviously superior to traditional integral based algorithms,especially for texture detail rich images.     

Buck变换器的变分积分离散时间建模

关于开关功率变换器设计问题,为了提高变换器性能,一般采用离散时间模型进行电路非线性动力学分析和数字控制器设计.现有的离散时间映射模型由于矩阵指数和积分的存在,运算量非常大,进行了大量近似,导致模型精确度的降低,无法反映出电感电流纹波等动态特性,直接影响了动力学分析的准确性和数字控制器的性能.提出采用变分积分原理对Buck变换器建立离散欧拉-拉格朗日方程,进而推导出运算量小且精度高的离散时间演化映射模型.仿真结果表明,所建立的模型能真实反映电感电流纹波等动态特性,电流和电压跟踪误差仅为近似离散迭代映射模型的5％,精确度显著提高.     

基于无源控制的无速度传感器异步电机调速控制

建立其交流异步电机的欧拉—拉格朗日数学模型,再以无源控制理论实现电机调速控制。为了转速反馈的准确性,加入了转速估算环节。充分利用被控系统已有的结构,直接比较给定的电磁转矩和估算的电磁转矩,运用PI闭环控制构造出转速信号。在Simulink中搭建仿真模型进行实验,仿真结果表明：此控制方法对交流异步电机速度控制具有较好的静/动态性能和抗干扰性。     

Necessary optimality conditions for fuzzy variational problems

The main aims of this study are to derive the fuzzy Euler-Lagrange conditions for both fuzzy unconstrained and constrained variational problems based on the concepts of differentiability and integrability of a fuzzy mapping that may be parameterized by the left and right-hand functions of its α-level sets.     

有向图中网络Euler-Lagrange系统的自适应协调跟踪

基于一致性理论, 在有向图中研究网络 Euler-Lagrange 系统的协调跟踪控制. 所有跟随智能体的动力学模型均为 Euler-Lagrange 方程. 在仅有部分跟随智能体能获取领航智能体信息的情形下, 同时考虑系统模型的参数不确定性, 设计分布式自适应控制律实现所有跟随智能体对领航智能体的跟踪. 针对领航智能体的运动状态, 考虑以下两种情形: 1) 领航智能体为固定点; 2) 领航智能体为动态点. 对第一种情形, 设计的控制律使得所有跟随智能体渐近交会于固定点; 对第二种情形, 首先对每个跟随智能体设计分布式连续估计器, 然后提出了分布式自适应控制律. 当每个跟随智能体均能获取领航智能体的加速度信息时, 设计的控制律能实现对领航智能体的渐近跟踪, 当跟随智能体不能获取领航智能体的加速度信息时, 跟踪误差是有界的. 最后通过仿真分析验证设计的控制算法是合理有效的.     

基于EL模型的Boost型DC/DC变换器无源控制器

根据boost型DC/DC变换器的EL(EL,Euler-Lagrange)模型和无源控制理论,设计了无源控制器。由于无源控制理论是基于能量控制,属系统的本质控制,则无源控制器具有简单、鲁棒性好及工程易于实现的特点。计算机仿真结果表明boost型DC/DC变换器无源控制器是可行的。     

A new separation result for a class of quadratic-like systems with application to Euler-Lagrange models

A separation result for some kind of global stabilization via output feedback of a class of nonlinear systems, under the form of some stabilizability by state feedback on the one hand, and some unboundedness observability on the other hand is presented. They allow to design, for any domain of output initial condition, some dynamic output feedback controller achieving global stability. It is also highlighted how disturbance attenuation can further be achieved on the same basis. As an example, the proposed conditions are shown to be satisfied by the class of so-called Euler-Lagrange systems, for which a tracking output feedback control law is thus proposed.     

事件驱动的卫星编队姿态分布式协同控制

星间信息交互是卫星编队姿态协同控制的基础.为降低姿态协同控制对星间交互的信息量,满足资源和通信带宽受限等约束,在卫星编队Euler-Lagrange姿态动力学模型的框架内,提出了一种基于事件驱动的相对姿态分布式自适应控制算法.通过设计含有星间状态偏差、关联矩阵等的事件驱动函数,当该函数值满足条件时触发事件、更新数据,在非触发时间内利用触发时刻的信息设计控制算法,从而将卫星编队姿态一致性协同控制转化为事件驱动控制问题,有效降低了控制输入更新频次及星间信息交互量.基于Lyapunov理论证明了在事件驱动自适应控制器作用下,领航者—跟随者卫星编队系统是全局渐近稳定的.并证明了事件触发时间序列不会产生Zeno现象,即事件触发间隔时间存在下界.进行数值仿真验证事件驱动自适应控制算法的有效性,并将其与传统自适应控制算法相比较,仿真结果表明,所设计的控制算法在保证闭环系统控制性能的前提下,显著降低了控制输入更新频次和星间交互信息量,满足星上能量和星间通信能力等约束.     

基于无源性理论的异步电机转速控制

为了实现异步电机转速的全局稳定非线性动态控制,应用无源性理论从能量的角度分析异步电机,从中分离出不必抵消的“无功力”,简化了异步电机的控制,并据此导出一个全局稳定的非线性动态输出反馈控制律。该控制律以变结构的方式注入非线性阻尼,以加速系统的收敛,并防止放大电流噪声。该控制律无需对转子电流进行观测,减少了计算量。系统实现时,构造了一个线性滤波器以避免转子角加速度的测量,同时实现了转速的闭环跟踪。仿直结果表明,该控制器具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。