基于双观测器的四旋翼无人机姿态控制

为了提高四旋翼无人机姿态控制精度及抗干扰性能,将干扰观测器与扩张状态观测器相结合,提出了一种基于双观测器的滑模抗干扰控制方法.首先,对于部分已知信息的干扰用外生系统模型描述,并用干扰观测器进行估计;然后针对复杂的非线性可微干扰采用扩张状态观测器进行估计;接着设计滑模控制律来补偿双观测器估计的干扰,进而实现姿态控制;最后利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性.仿真结果表明,该方法相较于传统的PID控制具有更高的跟踪精度和良好的抗干扰能力.     

基于干扰观测器的机械臂反演控制器设计

针对机械臂在使用中会遇到各种不确定性和外界未知干扰影响较大的问题,根据系统动力学模型和Lya-punov稳定性理论,提出一种干扰观测器,在线观测系统的不确定性和外加干扰,并利用该观测值设计出一种反演控制器。最后通过基于控制目标构造的Lyapunov函数,对系统的稳定性进行了验证。提出的观测器能够精确估计出系统的不确定性和未知干扰,从而使得所设计的控制器能有效克服系统因各种因素而引起的干扰,增强了系统的鲁棒性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于干扰观测器的六自由度机械臂滑模控制

针对KUKA KR6-2工业机器人的机械连杆特征,首先对该机器人系统进行了动力学模型的建立.由于机器人系统在实际运行过程中会出现参数不定和外部扰动的情况,现在干扰观测器的基础上,使用一种固定时间的控制方法,消除了扰动初值对估计时间的影响.其次,通过设计固定时间干扰观测器,对笔者所研究的机器人系统中出现的各类干扰进行在线...     

受干扰机器人网络控制系统事件驱动控制研究

针对受干扰的机器人网络控制系统,结合干扰观测器和事件触发机制,设计了一种事件驱动控制方法, 在考虑网络中存在随机时延的同时,对干扰进行补偿。事件驱动能够大大减少网络阻塞和控制器的计算负担,节约网络通信信道带宽。控制器在判定被控机器人的输出误差是否满足预设事件的同时,接收到来自干扰观测器的干扰观测值,当控制器判定系统输出误差不满足预设事件时,控制器利用系统输出误差和干扰观测值,计算出新的控制输入来替换原来的控制输入信号,否则控制器保持上一时刻的控制输入。理论证明了机器人网络控制系统的稳定性与收敛性。最后以双关节机器人网络控制系统为例进行仿真,其结果表明,该方法能够对外部干扰进行观测,使被控机器人在受到外部干扰以及网络时延的影响下仍具有良好的位置跟踪效果。     

基于状态观测器噪声干扰的混沌控制与同步

提出了一种基于状态观测器参数控制噪声干扰下的混沌数字通信控制方法。利用一混沌系统驱动另一混沌系统产生出理想的输出波形,将该控制方法用于混沌控制;根据噪声干扰下的系统方程构造出状态观测器,并将该状态观测器用于具有测量噪声、输入噪声干扰的混沌系统和Lorenz混沌系统的控制;改变观测器的作用范围,可以将混沌系统稳定到固有的区域内。仿真结果证实了该控制方法的有效性。     

边界带有干扰的Euler-Bernoulli梁方程的输出反馈稳定

通过恰当地选择输出信号,将不确定干扰入常微分方程系统,从而可以利用高增益观测器来估计不确定干扰,这样未知干扰可以由其估计值抵消掉.理论证明,该方案是行之有效的.     

非线性系统的H∞部分状态观测器设计

针对一类具有干扰的非线性系统的鲁棒部分状态观测器，设计了新的能够重构有L2（即平方可积）干扰非线性系统部分状态的日。状态观测器．首先，给出了部分状态观测器设计矩阵应满足的约束条件和具体的表达形式．进而通过对观测误差动态的分析，研究了观测误差对L2干扰的衰减性问题，并基于LMI技术给出了日。部分状态观测器存在的充分条件．理论分析指出，当干扰为零时，所设计的观测器可渐近重构待估状态；当干扰不为零时，观测器误差具有对L2干扰的衰减性．最后，仿真算例验证了本文理论结果的正确性．     

一类不确定离散时间非线性系统保性能控制

针对状态不完全可测的一类不确定离散时间非线性系统,基于状态观测器研究其保性能控制问题。采用T-S模型对非线性系统进行建模,根据李雅普诺夫稳定性理论,基于线性矩阵不等式(LMI),利用分散化并行分布补偿(PDC)的方法设计了基于观测器的控制器,给出了实现该非线性系统保性能控制的充分条件。并通过数值仿真对提出的方法进行了验证,仿真结果表明了该方法的正确性。     

基于神经网络干扰观测器的Terminal滑模控制

针对一类非线性不确定系统,通过构建动态干扰观测器系统,提出一种快速神经网络干扰观测器。根据干扰观测误差在线调节神经网络权值,实现对未知综合干扰的逼近,逼近误差一致最终有界。基于神经网络干扰观测器设计了自适应Terminal滑模控制方案,严格证明了闭环系统状态在有限时间内收敛到零,从而提高了状态的收敛速度。最后,通过一个倒立摆的仿真例子,验证了系统的快速性和神经网络干扰观测器的逼近能力。     

菱形翼布局无人机自适应分数阶滑模姿态控制

为研究存在复合干扰的非常规布局菱形翼长航时侦察无人机姿态控制问题,针对系统存在强耦合、非线性、多输入多输出等特点,结合滑模变结构控制理论、分数阶微积分理论、自适应控制理论、新型基于非线性fal函数的快速趋近律及扩张状态干扰观测器,提出了一种包含干扰观测器的自适应分数阶微积分滑模控制方法.首先,为降低控制器的超调现象,结合分数阶微积分理论,利用分数阶微积分算子信息记忆和遗忘的特性,设计了分数阶微积分滑模面,以柔化控制器的输出,使得控制器超调现象得到良好的控制. 其次,为改善传统趋近律收敛时间长,抖震严重等弱点,利用fal函数“小误差大增益,大误差小增益”良好的特性,将非线性fal函数引入到趋近律的设计中,提出了一种可以快速收敛的新型趋近律,平滑无抖震地加快了系统收敛速度. 最后,由于建模误差和外部干扰的存在,使用扩张状态干扰观测器观测出等效干扰并在控制器中引入等效的补偿. 数值仿真结果表明,所提控制方法具有很强的鲁棒性,达到了理想的控制效果.     

基于观测器的一类离散非线性系统的控制

研究一类离散非线性系统的观测器设计问题,基于Schur补引理和Lyapunov稳定性定理,提出一类离散非线性系统的观测器设计方法.证明了在适当条件下,提出的观测器保证观测误差渐近趋于零.进一步,提出了基于观测器一类离散非线性系统的反馈控制器设计方法.并给出在反馈控制的作用下相应闭环系统达到稳定的充分条件.     

多航天器系统的编队包含鲁棒协同控制

研究了多航天器系统在执行器和传感器故障作用下的编队包含协同控制问题。首先,对航天器的轨道动力学系统进行建模,并进行线性化处理;其次,设计自适应广义观测器,以获得系统状态以及执行器和传感器故障的估计值;再次,通过调整非奇异矩阵,提高观测器性能,使观测器误差收敛到原点附近;从次,基于估计的系统状态和执行器故障,设计了编队包含控制器,并利用Lyapunov理论分析得到编队误差和观测器误差收敛的充分条件;最后,通过仿真实例验证了所设计算法的系统性能。     

角加速度边界层观测器设计

针对机电系统中存在的非线性摩擦、干扰力矩和负载变化等不确定因素,以离散角位置输出作为观测器的输入信号,研究基于滑模控制的角加速度边界层观测器设计方法.在详细分析边界层观测器结构基础上,通过设计滑动模态,给出观测器控制量的确定方法,并分析影响观测器性能的主要参数及其设计原则,结合具体的机电控制系统,设计角加速度边界层观测器.实验结果表明,在非线性扰动条件下,设计的角加速度边界层观测器可实现角加速度信号的快速准确估计.     

非线性多智能体系统的固定时间包含控制

针对有向拓扑结构下具有非线性动力学和未知干扰的多智能体系统,研究了固定时间包含控制问题(假设智能体之间的通信拓扑是有向的,跟随者还受到未知干扰的影响)。基于代数图论、矩阵理论和固定时间稳定性理论,证明了所提出的控制协议可以解决固定时间包含控制问题。最后,通过仿真实例,证明了理论结果的有效性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速系统

针对传统滑模观测器在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)动态变速与动态加载时调速系统超调过大,并且在估算反电动势中产生较大抖动问题,提出一种基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速方法。首先,采用Sigmoid函数代替常数切换函数,通过滑模观测器估计反电动势;然后,通过锁相环进行位置检测,从估计的反电动势中提取转子位置和速度信号;最后,经过速度观测值与给定值的比较,通过模糊PI实现参数自整定。仿真结果表明,与传统的滑模观测器方法相比,所提方法能够很好地消除抖动,其跟踪性、鲁棒性较大提高。     

耦合谐振子网络的自适应包含控制

对具有多个领导者的耦合谐振子网络的自适应包含控制问题进行了研究,提出了基于自适应策略的包含控制协议,运用图论及稳定性理论给出了耦合谐振子网络达到包含的充分条件。最后,通过数值仿真模拟,验证了所提控制方案的有效性。     

基于二维模型理论的离散观测器重复控制系统

为了克服传统设计方法在一维时域中忽视控制和学习这2种行为的差异所带来的保守性,提出了一种应用离散的观测器重复控制(RC)的设计方案,基于二维(2D)系统的理论,研究某些带有不确定性的线性系统.首先,建立了一种二维离散模型,既考虑用来描述在一个重复周期之内的控制行为,也考虑用来描述在周期之间发生的学习过程.然后,通过重建状态变量,将重复控制器的设计转化为反馈增益的设计问题.最后,通过线性矩阵不等式(LMI)获得其稳定性的条件,以及重复系统的增益系数.对比分析表明:该方案算法的适用性强,对鲁棒性与跟踪速度的改善显著.经过数据仿真,检测结果显示出仅需几个学习周期就可达到很高的控制精度,说明二维系统理论在重复控制设计与分析中具有广泛的应用前景.     

基于分段幂次函数滑模观测器的 永磁同步电机速度控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,解决传统滑模控制器中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种采用分段幂次函数的新型滑模观测器。利用Lyapunov稳定判据对系统稳定性进行了证明,并在新型滑模观测器前设计了滑模速度控制器,最后与传统的PI控制器进行仿真比较。Matlab仿真和实验结果表明,新型滑模观测器结合滑模速度控制器的控制方法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的性能,所得结果验证了所提出方法的有效性。     

一种基于积分滑模观测器的永磁同步电机 磁链重构方法

针对永磁同步电机转子永磁体的失磁故障问题,提出了一种基于积分滑模观测器的磁链重构方法。首先,建立d-q轴坐标系下永磁同步电机失磁故障时的电流状态方程;其次,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点构建了积分滑模观测器,实现了对永磁同步电机磁链信息的在线检测重构;最后,基于Lyapunov 稳定性理论,证明了积分滑模观测器的稳定性,并依据滑模等值控制原理重构了永磁体磁链算式。仿真结果表明,所设计的积分滑模观测器对磁链的观测精度较高,且具有较好的鲁棒性和快速性。     

时滞离散切换系统基于观测器的输出反馈镇定

针对一类任意切换律下含有时滞的不确定离散切换系统,研究了其基于观测器的输出反馈鲁棒镇定问题.所考虑的系统不确定性是时变的,且满足范数有界条件.假定下一时刻要切换到的子系统可预先获得,给出了该含有时滞的离散切换系统状态观测器形式,通过构造增广系统,设计基于状态观测器的无记忆反馈控制器,以保证相应的增广闭环系统鲁棒渐近稳定.借助于Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式技术,给出了不确定切换系统存在状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器的充分条件,并将该充分条件转化为一组线性矩阵不等式的可行性问题,同时给出相应的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器.最后通过一个数值算例验证了本文结果的有效性.