基于观测器的无人机编队自适应容错控制

针对多无人机编队飞行中的僚机故障问题,设计了一种基于观测器的自适应容错控制方法。首先,基于领导跟随法建立了无人机编队模型及僚机故障的编队模型,并将其划分为位置子系统与偏航角子系统。其次,基于观测器技术对位置子系统中的状态和故障进行观测,并结合观测的状态和故障信息构造状态反馈控制律;然后,基于自适应方法给出偏航角子系统的控制设计方案,并用Lyapunov理论证明系统跟踪误差最终有界收敛。通过仿真,本文算法在发生故障后对系统的完全跟踪时间和稳态误差分别比基于鲁棒故障估计的方法最大降低了76%和70.3%,并且均比传统观测器的方法明显减少较大,证明了本文算法能更好的克服偏差故障带来的不利影响,有效实现四旋翼无人机群的编队飞行。     

具有干扰和输入时滞的挠性航天器H_∞控制

针对同时具有干扰和时变输入时滞的挠性航天器的H∞控制问题,首先采用状态空间法描述一类具有干扰和输入时滞的挠性航天器模型;然后基于李亚普诺夫稳定理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)法,通过构造一个新型的增广李亚普诺夫泛函,建立基于LMI形式的时滞相关的H∞状态反馈控制器设计方法,此法设计的反馈控制器增益依赖松弛矩阵而非正定的李亚普诺夫矩阵;最后,通过数值仿真验证该控制方法的有效性并分析其时滞量、H∞性能指标及时滞积分不等式分解系数对闭环系统性能的影响.与传统的设计相比,由于引入了松弛矩阵并在泛函求解过程中引入了时滞积分不等式分解系数,因此该设计方法既能提升设计的灵活性又能降低设计的保守性.     

一类互联机器人系统的鲁棒分散跟踪控制

研究互联机器人系统在受到模型不确定性和外部干扰情况下的鲁棒轨迹跟踪问题.针对系统中存在的不确定动力学问题,在不确定项的连续界函数已知的情况下,基于Lyapunov设计方法提出一种鲁棒分散控制器的设计方法,实现互联机器人系统位置和速度的渐近跟踪.仿真算例表明了该方法的有效性.     

一类不确定大系统的状态量化分散反馈镇定控制器设计ˇ

针对一类具有时变互联的不确定性组合火系统,利用具有可调参数的量化器传输系统状态信息,设计了状态量化分散控制器.这种分散控制器依据量化器参数的更新律,能够保证将大系统的状态渐近趋于坐标原点的任意一个事先给定的小邻域内.     

非线性微分-代数系统的输出反馈镇定:基于线性采样控制

对满足指数1和线性增长条件的非线性微分-代数系统,本文证明其采样输出反馈镇 定控制问题可解.首先,给出一个线性显式非初始化状态观测器设计;然后,构造出线性的采样输出 反馈控制器,使得整个闭环系统渐近稳定.仿真结果表明了所提控制方法的有效性.     

一类互联机器人系统鲁棒分散自适应控制

研究一类存在模型不确定性和外部扰动的互联机器人系统的控制问题.控制器由一般线性控制器,线性自适应控制器和非线性自适应控制器综合构成.通过Lyapunov理论证明设计的鲁棒分散自适应控制器能够有效地克服不确定性对系统的影响,实现闭环系统的渐近轨迹跟踪控制.最后给出一个仿真例子进一步验证控制器的有效性.     

虚假数据注入攻击下基于扩张观测器的滑模控制研究

针对虚假数据注入(FDI)攻击下的信息物理系统(CPS),研究了一种基于滑模和扩张观测器的控制方法.首先对系统进行动态线性化,构造了扩张观测器并对观测误差的收敛条件进行了分析.其次,设计了积分滑模面,通过线性矩阵不等式的形式导出滑动模态系统的渐近稳定判据,求出了系统满足L₂ 增益性能的滑模向量.接着,基于指数趋近律,提出了用来消除量化误差和广义干扰的自适应积分滑模控制器,以使系统能到达滑模面.该方法估计精度高、响应速度快,对FDI攻击和量化参数失配具有较强的鲁棒性.最后,数值仿真验证了该方法的有效性.