连续搅拌反应釜的固定时间命令滤波跟踪控制

针对一类连续搅拌反应釜系统的跟踪控制问题,提出一种基于反步法和模糊逻辑系统的自适应固定时间命令滤波控制方法.利用命令滤波器引入误差补偿机制消除滤波误差的影响,并解决反步法虚拟控制信号重复求导的问题;采用模糊逻辑系统对系统中存在的非线性部分进行逼近;利用固定时间控制方法使系统跟踪误差更迅速收敛至较小邻域内,且收敛时间不依赖系统初始状态;通过Lyapunov定理证明连续搅拌反应釜系统的闭环稳定性;利用Matlab/Simulink仿真实验验证所提出控制方法的有效性.与现有控制方法相比,该控制方法具有控制器结构简单、收敛速度快、控制精度高、无超调等优点.     

基于指令滤波的PMSMs全状态约束有限时间控制

针对考虑全状态约束的永磁同步电动机系统,提出了一种基于指令滤波技术的神经网络自适应有限时间位置跟踪控制方案。首先,利用有限时间控制加快系统收敛、减小跟踪误差以及有效解决系统的负载转矩扰动问题;其次,引入指令滤波技术解决传统反步控制的“计算爆炸”问题,设计有限时间误差补偿机制抑制了滤波误差的影响;最后,运用神经网络自适应技术处理系统中未知的非线性函数,引入障碍Lyapunov函数确保系统的状态量被约束在预定义的紧集内。仿真和实验结果表明,该方法可以实现对期望信号快速有效的跟踪。     

基于预设性能的非仿射非线性系统自适应有限时间控制

针对一类具有死区的非仿射非线性系统,将预设性能控制与有限时间控制相结合,提出一种具有预设性能的自适应有限时间跟踪控制方法.基于Backstepping技术、模糊逻辑系统及有限时间Lyapunov稳定理论,给出使系统半全局实际有限时间稳定(semi-globally practically finite-time stable,SGPFS)的充分条件和设计步骤.该控制策略不仅使系统的输出误差在有限时间内收敛到一个预先设定区域,同时保证其收敛速度、最大超调量和稳态误差均满足预先设定的性能要求.最后通过仿真示例验证了所提出设计方法的有效性.     

一类非线性大系统分散自适应预设性能有限时间跟踪控制

研究一类非线性互联大系统的分散自适应预设性能有限时间跟踪控制问题.结合神经网络自适应技术、实际有限时间控制理论和预设性能控制方法,提出一种新的预设性能控制设计方法,以解决传统预设性能方法难以实现分散控制的问题.所设计的控制器能够保证大系统中各个子系统的跟踪误差被有限时间性能函数约束,在任意给定的停息时间内收敛到平衡点的一个给定的邻域内,且该闭环大系统的所有信号是实际有限时间稳定的.特别地,该停息时间与系统初始状态无关.两个仿真例子验证了所提出控制方法的有效性和优越性.     

未知初始跟踪条件的非线性系统预设性能有限时间有界$H_infty$控制

研究一类具有外部扰动的非线性系统在初始跟踪条件未知情况下的预设性能有限时间有界$H_\infty$控制问题.针对预设性能控制设计,提出一个新的误差转换思想,并据此设计新的预设性能函数,解决预设性能控制依赖于系统被约束量初始条件的问题.基于所提出预设性能函数、有限时间控制理论以及有界$H_\infty$的设计方法,获得系统无需初始跟踪条件的预设性能有限时间有界$H_\infty$控制器,同时解决非线性系统在有界稳定情况下难以设计$H_\infty$控制器的问题,保证跟踪误差以预先设定的动态性能在有限时间内收敛至平衡点附近的小邻域内,并对外部干扰有较强的鲁棒性能.     

四旋翼飞行器固定时间自适应轨迹跟踪控制

针对具有外部扰动和不确定性的四旋翼飞行器,提出了基于命令滤波反步法的固定时间自适应轨迹跟踪控制方案。首先,将四旋翼飞行器分解为姿态子系统和位置子系统,分别利用固定时间命令滤波技术、反步设计方法及分数次幂误差补偿机制设计姿态控制器及位置控制器。其次,结合固定时间Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的所有信号是固定时间有界的,同时姿态和位置跟踪误差在固定时间内收敛到原点附近的充分小邻域内,且收敛时间的上界独立于四旋翼飞行器初始状态。最后,通过仿真算例验证了所提固定时间控制算法的有效性。     

一类非线性系统模糊自适应固定时间量化反馈控制

研究了一类严格反馈不确定非线性系统的模糊自适应实际固定时间量化反馈控制问题. 基于李雅普诺夫有限时间稳定理论、自适应模糊控制理论及反演控制算法, 提出了一种非线性系统模糊自适应实际固定时间量化反馈跟踪控制方案. 所设计的控制方案能够保证闭环系统的输出跟踪误差在固定时间内收敛于原点的一个充分小邻域内, 且闭环系统内所有信号均有界. 最后, 数值示例验证了设计方案的有效性.     

非线性系统有限时间自适应动态面容错控制

针对具有传感器故障的一类严格反馈非线性系统, 提出一种有限时间自适应动态面容错控制策略. 考虑的 传感器故障包括: 固定偏差故障、漂移故障、精度下降及失效故障. 以反步法为主要设计依据, 利用模糊逻辑系统处 理模型中的未知函数. 该控制策略的显著优势在于结合有限时间理论、容错控制、模糊逻辑控制及动态面控制, 使 得系统无论发生故障与否, 均使得系统在原点处是半全局实际有限时间稳定, 同时保证系统的实际输出信号在有限 时间内跟踪期望信号, 且跟踪误差收敛于坐标原点的小邻域内. 另外, 通过采用动态面控制技术克服了传统反步法 中的计算复杂问题. 最后, 仿真算例证明了该设计方案的有效性.     

网联车辆有限时间滑模预设性能队列控制

针对含有未知扰动和模型不确定的网联车辆预设性能队列控制问题,本文提出了一种基于改进滑模的有限时间队列控制方法.首先,为满足预设性能,设计了一种新型性能函数,保证了跟踪误差在预设时间内收敛到规定区域.其次,提出了一种改进的滑模队列控制算法,加快了系统收敛速度,实现了有限时间单车稳定及队列稳定,同时,设计了自适应律,有效解决了扰动及模型不确定问题.最后,进行了MATLAB仿真实验,通过6辆网联车的队列控制仿真验证了所提算法的有效性.     

一类p规范型非线性系统预设性能有限时间H∞ 跟踪控制

针对一类带有外部扰动的非严格反馈p规范型非线性系统, 在一种新的预设性能控制思想的基础上, 结合加幂积分技术、H_∞ 控制理论及神经自适应技术, 提出了一种自适应神经预设性能有限时间H_∞ 跟踪控制器的设计方法. 所设计的控制器能够保证系统的跟踪误差被有限时间性能函数约束, 并在任意给定的停息时间内收敛到平衡点的一个预先给定的邻域内, 且能够抑制外部扰动对系统的影响. 特别地, 该停息时间与系统初始状态无关. 两个仿真例子验证了所设计控制器的有效性和优越性.     

Adaptive neural output feedback finite-time command filtered backstepping control for nonlinear systems with full-state constraints

In this paper, an adaptive neural finite-time control method via barrier Lyapunov function, command filtered backstepping, and output feedback is proposed to solve the tracking problem of uncertain high-order nonlinear systems with full-state constraints and input saturation. By utilizing the neural network (NN) to approximate unknown nonlinear functions, the finite-time command filters are used to filtering the virtual control signals and get the intermediate control signals in a finite time in the backstepping process. Because there are errors between the output of finite-time command filters and the virtual control signals, the error compensation signals are added to eliminate the influence of filtering errors. Based on the proposed control scheme, the states of the system can be constrained in the predetermined region, all signals in the system are bounded in finite time, and the tracking error can converge to the desired region in finite time. At last, a simulation example is given to show the effectiveness of the proposed control method.     

受限指令预设性能自适应反演控制器设计

针对一类含参数不确定性的输入和状态受限的非线性系统,提出一种受限指令预设性能自适应反演控制器设计方法.采用自适应反演方法,同时考虑输入和状态受限构建受限指令滤波器,以解决“计算膨胀”的问题;引入伪控制减缓方法对误差进行补偿;最后考虑了补偿跟踪误差的瞬态性能.通过Lyapunov理论对所设计的控制器进行稳定性分析,并通过仿真实例验证了所提出方法的正确性和有效性.     

串级连续搅拌反应釜的有限时间命令滤波控制

针对串级连续搅拌反应釜系统的快速精准跟踪控制问题,利用自适应反步控制方法、模糊逻辑系统、命令滤波器以及有限时间控制技术设计串级连续搅拌反应釜系统的有限时间命令滤波控制器.其中,自适应反步方法使系统控制器的设计更简单;模糊逻辑系统通过逼近系统模型中的复杂非线性函数使控制器的在线计算量更小;命令滤波器解决了经典反步法带来的“计算爆炸”的问题;有限时间控制方法能够使系统被控量更迅速地跟踪其参考值; Lyapunov稳定性分析证明了系统的稳定性.通过Matlab实例仿真验证所设计控制器的有效性和可行性,为有限时间命令滤波控制技术在实际串级连续搅拌反应釜过程中的应用提供指导.与现有控制方法相比,所提出的控制策略具有控制器结构简单、在线计算复杂度小、跟踪速度快以及无静差的优点.     

基于全状态预设性能的受限指令反演控制器设计

针对输出预设性能较多的研究现状,基于一类输入和状态受限的非线性系统,重点分析全状态预设性能,提出一种基于全状态预设性能的受限指令反演控制器设计方法.采用自适应反演方法,构建受限指令滤波器,解决“计算膨胀”的问题;为补偿输入和状态误差,引入伪控制减缓方法;最后分析全状态预设性能,对系统瞬态性能进行重点分析.采用Lyapunov理论对控制器进行稳定性分析,仿真实例表明了所提出方法的正确性和有效性.     

基于有限时间预设性能的高超声速飞行器反演控制

针对存在参数不确定以及外界干扰的高超声速飞行器跟踪性能问题,提出一种基于有限时间预设性能的反演控制方案.首先,为便于控制器设计,将高超声速飞行器模型划分为速度和高度子系统,针对子系统分别设计预设性能控制器以提高系统的瞬态和稳态性能;然后,通过设计一种有限时间性能函数,使得跟踪误差能够在预设时间内收敛至稳态值;接着,考虑到反演设计中虚拟指令导数难以获取以及干扰项对系统的影响,基于干扰观测器提出一种扰动估计方法,目的是在取得良好的观测扰动效果的同时,使得控制器设计流程简化、复杂度降低;最后,基于Lyapunov稳定理论证明系统的跟踪误差最终一致有界,并通过仿真验证该方法的有效性.     

基于性能指标约束的一类输入死区非线性系统最优控制

针对一类考虑指定性能和带有输入死区约束的严格反馈非线性系统,本文提出了一种自适应模糊最优控制方法.采用模糊逻辑系统逼近系统的未知非线性函数及代价函数,利用backstepping方法及命令滤波技术,设计前馈控制器.针对仿射形式的误差系统,结合自适应动态规划技术,设计最优反馈控制器.采用指定性能控制方法,将系统跟踪误差约束在指定范围内.利用死区斜率信息解决具有死区输入的非线性系统的控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,证明闭环系统内所有信号是一致最终有界的.最后仿真结果验证了本文方法的可行性和有效性.     

永磁同步电机有限时间预设性能控制

为实现扰动作用下对永磁同步电机角位置伺服系统的高瞬态和稳态跟踪性能控制,本文提出一种具有预设性能约束的有限时间控制方法.首先,设计扰动观测器实现对负载力矩扰动的估计与补偿.其次,引入有限时间预设性能函数以保证角跟踪误差的动态性能,并通过可逆变换将受不等式约束的角位置跟踪误差转换为等效的无约束误差形式.然后,将有限时间指...