不确定性高阶关联大系统的分散变结构调节器设计

提出一种适用于不确定性高阶关联大系统的分散变结构调节器设计方法。所考虑的系统不确定性因素包括系统内部参数摄动、高阶关联变化和外部干扰。该设计方法的主要优点是在分散控制律中引入了对系统不确定性高阶关联及扰动上界的自适应估算方法,因而在控制系统设计时不需要预先确定系统不确定性变化的上界,进一步增强了控制系统对不可预知系统扰动的鲁棒性。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一类不确定线性组合系统的变结构分散镇定

研究了具有参数摄动、外界干扰等不确定因素影响的线性大系统的分散控制问题。考虑到子系统间关联项的重要作用,在子系统间关联项可知的情况下,提出一种新的考虑问题的思路。将已知的关联作用矩阵作为标称系统的参数矩阵,在假设系统不确定性有界且满足一定匹配条件的前提下,给出一种变结构分散控制算法,实现了大系统的全局渐近稳定。该控制律设计简单,并保证了闭环系统较好的动态性能和较强的鲁棒性。     

一类具有不确定性的线性系统的模糊自适应控制

针对一类具有不确定性和干扰的线性系统,首先将系统不确定性进行归一化处理,然后利用模糊逻辑系统对系统不确定性进行逼近估计。同时对模糊逻辑系统的未知参数进行估计合成相应的自适应律,由此提出了一种模糊自适应控制设计方法。这种模糊自适应控制不仅能够减少自适应律的数目,而且也能够保证被控系统的状态及参数估计误差一致终极有界。最后的仿真结果表明了该方法的有效性。     

机器人系统自适应鲁棒H∞跟踪控制器设计

为更好地解决机器人系统中存在的参数不确定和外部干扰的鲁棒控制问题,论文结合参数自适应方法,采用耗散性原理,设计了一种自适应鲁棒H∞跟踪控制器,解决了机器人系统同时存在参数不确定和外部干扰的干扰抑制问题。给出了此种自适应鲁棒H∞跟踪控制律存在的充分条件及设计方法,并通过典型算例说明了此类控制律的设计步骤。仿真结果表明,此法设计的控制器不仅对机器人系统可能受到的干扰具有较好的抑制能力,还对系统参数的不确定性具有一定的鲁棒性。     

非线性系统自适应鲁棒控制器设计

针对非线性系统模型参数具有不确定性的问题,利用二型模糊逻辑控制器特别适合于解决不确定性问题的优点和特点,提出二型模糊自适应滑模控制方法,设计了具有自适应和鲁棒性的非线性系统控制器。首先对非线性系统进行精确线性化,然后选取合适的滑模面,并设计了二型模糊逻辑系统,通过李亚普诺夫稳定性理论分析,得到自适应控制律。通过仿真实例验证,对比分析并验证了该控制方法能够克服不确定性参数的干扰,从而更好地控制非线性系统,使其具有一定的自适应性和鲁棒性。     

基于鲁棒观测器的肘关节鲁棒自适应控制

针对伺服阀控制的、双螺旋副传动的七功能机械手肘关节存在液压系统强非线性、易受外界环境温度和压力变化引起的参数不确定性、外界未知强干扰和仅有位置和油液压力状态反馈的控制特点,提出基于鲁棒观测器的输出反馈鲁棒自适应控制方法.该方法利用反演控制器设计方法对耦合的不确定系统参数和未知状态进行解耦,结合鲁棒观测器和鲁棒自适应控制器设计方法分别对未知状态和不确定参数进行观测和估计,使用李雅普诺夫稳定性理论保证了系统全局渐进稳定的控制性以及系统状态的有界性,解决了同时存在系统参数不确定性和部分未知状态相耦合的鲁棒控制问题.以国家高科技发展计划4 500m深海作业系统的七功能主从液压机械手肘关节作为研究对象,使用提出的控制方法进行在未知外界干扰下的对比研究.实验结果表明,闭环系统可以很好地跟踪参考轨迹,具有较强的鲁棒性,能够获得令人满意的稳态精度和动态性能;修正后的参数自适应律能够保证在外界未知干扰下估计参数的有界性.     

一类不确定非线性系统基于Backstepping的自适应跟踪控制

研究了一类非匹配不确定性非线性系统自适应跟踪问题,在假设系统模型不确定参数未知时,结合Backstepping的递推方法和鲁棒控制技术,经过多步递推设计了输出反馈控制器和参数自适应控制律.通过控制参数调节,对存在非匹配不确定性和未知干扰的非线性系统实现了输出跟踪.基于Lyapunov稳定性理论所设计的控制器不仅使系统的输出跟踪给定的期望输出,而且使得系统对于所允许的不确定系统状态全局一致有界.与经典反演设计相比,本方案允许非参数化不确定性,增强了控制系统的鲁棒性.最后的仿真算例验证所设计控制方法的有效性.     

有界不确定性非线性系统的自适应滑模控制

研究有界不确定性非线性系统的鲁棒跟踪问题,考虑了在同时存在参数、结构及干扰的不确定性条件下,控制系统的鲁棒性。采用自适应滑模控制律,证明了所设计的控制系统满足滑动条件,能保证系统输出全局稳定,并对系统的动态不确定性具有鲁棒性。最后,给出了计算机仿真算例,仿真结果表明,本文提出的控制方法是有效的。     

一种新的鲁棒自适应广义预测控制算法及鲁棒性分析

针对对象的不确定性干扰，提出一种新的鲁棒参数自适应算法，证明了这种算法具有自适应验后误差和对象参数估值的值渐近小性质；根据确定性等价原理，将这种鲁棒参数自适应算法和鲁棒广义预测控制律相结合，提出了一种鲁棒自适应广义预测控制方案，并建立了相应的鲁棒稳定性定理。     

一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制

机器人系统含有不同类型的不确定性因素,这些因素的存在可能会影响系统的控制精度,甚至引起系统不稳定。针对具有外部干扰、内部动力学参数不确定性以及未知死区特性的一类不确定性机器人系统,提出了一种基于干扰观测器的自适应控制器。首先建立具有外部干扰的机器人系统非线性数学模型,并对模型中内部动力学参数不确定性和未知死区特性进行了分析。采用非线性干扰观测器对系统所受到的外部干扰进行估计和补偿,在干扰观测器的基础上设计自适应控制器用来处理内部动力学参数的不确定性以及未知的死区特性。最后采用李雅谱诺夫函数法从理论上证明了系统的稳定性和位置跟踪误差的收敛性,并采用数值仿真验证了所设计方法的有效性。     

复合材料成形液压机自适应鲁棒运动控制

针对复合材料液压机电液系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性和外干扰,设计基于非连续映射的非线性自适应鲁棒运动控制器. 自适应控制器对系统参数进行在线估计,所估计的参数虽不能完全收敛到真实值,但可以限定在上确界和下确界范围内,满足鲁棒控制不确定量上、下界的要求;参数自适应律渐进消除了参数不确定性引起的模型补偿误差,保证输出跟踪可以拥有规定的瞬态和稳态响应性能. 鲁棒控制律可以抑制未建模动态、参数估计误差和外干扰的影响. 利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明,设计的控制器对所规划的运动轨迹具有精确的跟踪控制和强鲁棒的控制性能.     

输入有界的挠性航天器姿态跟踪滑模控制

针对三轴稳定挠性航天器输入受限的姿态跟踪问题,设计了一类滑模自适应姿态跟踪控制器,它能确保闭环系统在一定条件下具有全局渐近稳定性,且满足控制输入有界的要求;同时,该控制方案是一种模型独立的控制方法,不依赖于航天器结构参数及模态阶数,而且通过引入参数自适应控制律,使得控制器的设计也不依赖于参数不确定性和外部干扰力矩的界函数,具有较强的鲁棒性和工程实用性.最后根据给定的挠性航天器参数进行了数值仿真研究,结果表明在转动惯量存在较大不确定性和外部干扰的情况下,系统具有很好动态性能和有效地抑制控制输入饱和问题,表明所设计的控制方案有效可行,并具有一定潜在的工程应用前景.     

基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律

提出了一种基于免疫粒子群优化的CMAC反演超机动控制律设计方法。推导并建立了具有大迎角特性的飞机六自由度非线性模型并与发动机模型进行综合。对飞机非线性模型进行重新构建,利用反演方法,通过逐步迭代设计Lypaunov函数并采用CMAC神经网络逼近系统的不确定性形成虚拟的控制输入量,在实现超机动非线性飞行控制律设计的同时对模型不确定性进行自适应补偿。为了提高控制性能与设计效率,将免疫调节机制、粒子群算法与反演控制结合,对控制器参数进行优化设计,形成了基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律设计方法。超机动数字仿真结果表明:所设计的超机动飞行控制律能够实现大迎角控制,并具有优异的大迎角机动控制性能。     

一类不确定混沌系统的自适应模糊滑模广义投影同步

针对具有不确定性和外部干扰的主从混沌系统的广义投影同步问题,提出了一种自适应模糊滑模变结构控制方法,设计了模糊滑模变结构控制器及自适应控制律,并利用Lyapunov稳定性理论证明了所提方案的可行性和稳定性。所设计的控制器不受未知不确定性和外部干扰的影响,具有很强的鲁棒性,并可改变广义投影同步的比例因子,获得任意比例于原驱动混沌系统输出的混沌信号。通过对不确定主从Duffing-Holmes系统的数值仿真试验,验证了所设计控制器的有效性。     

结构不确定性的分散鲁棒控制器的次优设计

针对具有结构不确定性的关联大系统,提出了一种分散状态反馈控制的设计方法,首先给出了分散结构奇异值控制问题的措施,然后将其转化为分散标定∞控制问题,从而用基于ＬＭＩ的迭代算法求解,给出的示例说明了算法的可行性。     

基于自适应观测器的飞行器抗干扰控制

针对近空间飞行器(NSV)在高超音速飞行时气动参数变化剧烈且容易受到外界干扰的特点,提出快速自适应干扰观测器抗干扰方法.建立近空间飞行器的数学模型,进行抗干扰自适应观测器的设计.通过调整自适应参数和设计补偿项的自适应律,在自适应律中增加非线性指数项,提高了干扰观测系统对复合干扰的逼近速度,使其能够在有限时间内将系统误差收敛为零.对闭环系统性能进行严格的理论分析.在高超声速条件下对NSV进行仿真验证,结果表明,设计的控制方案具有更好的快速性和收敛性.     

不确定多时滞系统的无记忆鲁棒H_∞控制器的设计

本文研究具有时变参数不确定性的多时滞系统的鲁棒H∞控制问题。基于Riccati方程处理方法,提出了一种使得对所有允许的不确定性,闭环系统二次稳定且具有给定干扰衰减度的无记忆线性定常状态反馈控制律的设计方法。     

定位器模型参考自适应控制系统设计

为了消除飞机大部件调姿系统中大部件质量难以在定位器间均衡分配引起的定位器位置伺服控制的不确定性,提出基于模型参考自适应控制的闭环位置伺服控制系统.在控制系统的设计中,根据李雅普诺夫稳定理论求解控制律和自适应律,确定自适应律算法所涉及矩阵的类型.为避免激发系统的高频未建模动态,引入低通滤波器,以保证运动的平稳性和准确性.实验结果证明:基于模型参考自适应控制的伺服系统可以在定位器负载发生变化时保持控制系统性能的一致性,保证动态误差在0~0.05mm,稳态误差为零.     

线性时变系统的分散自适应控制

本文提出对一种由互连子系统组合而成的线性时变系统的分散自适应控制算法。在研究某个子系统时，把其它子系统的影响看成干扰输入，用多项式逼近时变参数，由带死区的修正ＲＬＳ估计器辨识未知参数，自适应控制律由极小化性能函数导出。从理论上证明了所提算法可实现大系统的输入输出稳定。仿真结果也证实了所提算法的有效性     

固体氧化物燃料电池气体供应系统的自适应滑模控制

本文针对固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs）中的气体供应系统展开自适应滑模控制研究,实现氢气与氧气的分压恒定且相等来保护电解质不受损伤,从而达到延长电池寿命、保护电堆、稳定输出电压的目的。建立了考虑系统内部参数摄动与外部不确定干扰等因素的SOFCs气体分压动态模型,并针对该模型中干扰上界未知的情况设计了自适应滑模控制器。将遗忘因子和修正算法引入对干扰上界的估计中,解决了传统自适应滑模控制器中参数估计值恒增的问题。通过引入边界层,在控制律中用饱和函数替代符号函数以减小抖振。仿真结果表明,文中设计的自适应律在干扰上界存在较精确的先验信息时能够达到较好的控制效果,对干扰的抑制作用明显,加入边界层后系统抖振得到削弱。