基于自适应重复学习的不确定多涡卷混沌系统同步控制

基于滞环函数提出一种参数可调的多涡卷混沌系统构造方法. 针对复杂不确定性系统, 综合利用自适应神经网络和重复学习控制方法设计一种自适应重复学习同步控制器; 利用自适应重复学习控制方法对周期时变参数化不确定性进行处理; 对函数型不确定性利用神经网络逼近技术进行补偿; 设计鲁棒学习项对神经网络逼近误差和扰动上界进行估计; 通过构造类Lyapunov 复合能量函数证明了同步误差学习的收敛性. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

基于等价输入干扰补偿的改进型重复控制系统参数优化设计

针对一类同时具有周期性参考输入和非周期扰动的伺服系统,提出基于等价输入干扰补偿的改进型重复控制系统参数优化设计方法,实现对非周期扰动的有效抑制和周期性参考输入的高精度跟踪控制.首先,利用全维状态观测器的估计误差构造等价输入干扰估计器,通过将等价输入干扰估计值反馈到控制输入端,建立基于等价输入干扰补偿的复合重复控制规律.然后,基于小增益定理推导出系统的稳定性条件,引入一个对系统抗扰性能、跟踪性能和收敛速度进行整体评价的性能目标函数,建立系统参数优化模型,采用粒子群优化算法,实现对系统重复控制器参数、等价输入干扰估计器参数和状态反馈控制器参数的同时优化.最后,通过数值仿真分析对比说明所提方法的有效性和优越性.     

带扰动和未知参数混沌系统变量函数向量同步

研究了带有扰动和未知参数的混沌系统状态变量函数向量同步问题。分别针对驱动系统和响应系统设计出状态变量函数向量,利用自适应反馈原理和Lyapunov定理,构造出控制器,可以保证两状态变量函数向量同步。仿真结果表明该方法的有效性。     

以幂次趋近的离散变结构重复控制

本文提出一种离散变结构重复控制器设计方法,在趋近律中“嵌入”扰动抑制措施,构造理想切换动态,并据此导出重复控制器.为了进行控制器参数整定和刻画闭环系统的收敛性能,文中推导出准滑模带、单调收敛层和绝对收敛层边界的表达式.设计的离散变结构重复控制器能够完全抑制周期性扰动,控制器设计方法也适用于常值扰动下的定位控制.数值仿真及实验结果验证了所提出控制方案的有效性.     

离散时间系统重复控制的理想误差动态方法

针对周期参考信号下的离散时间系统, 引入吸引律构造理想误差动态特性, 并基于理想误差动态设计重复控制器. 重复控制能够实现周期性扰动的完全抑制, 从而提高控制能.为了消除颤振现象, 以饱和函数替换重复控制器中的符号函数. 分别推导了理想误差动态方程的单调减区域、吸引层和稳态误差带的边界, 用于刻画误差动态行为, 并给出了数值仿真结果. 在逆变器装置上完成的实验进一步表明了所提出的重复控制方法的有效性.

     

基于神经网络的严反馈块非线性系统的鲁棒控制

针对非匹配不确定性的严反馈块非线性系统,基于神经网络提出一种鲁棒控制方法．利用Lyapunov稳定性定理推导出RBF神经网络的全调节律,用于处理系统中的非线性参数不确定性,提高了神经网络的在线逼近能力;采用神经网络和鲁棒控制方法,利用已知信息的同时,对控制系数矩阵未知时的设计问题进行处理,避免了控制器可能的奇异问题;引入非线性跟踪微分器,解决了Backstepping设计中的“计算膨胀”问题．运用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的所有信号均最终一致有界．     

不平衡工况下三相四桥臂逆变器的控制策略

针对无差拍控制跟踪精度低、抗扰动性差等问题,提出将重复控制与无差拍控制结合,形成嵌入式复合控制结构,改善控制器的稳态精度和对电感参数变化的鲁棒性。根据四桥臂逆变器的数学模型,推导用于电流控制的无差拍算法,并引入重复控制算法。最后,通过仿真和实验验证了策略的有效性。     

基于自抗扰控制技术的高压大功率异步电机矢量控制系统

异步电机是一个非线性、多变量、强耦合系统。针对异步电机的特点,设计了一种新颖的高压大功率异步电机矢量控制系统。利用自抗扰控制技术,设计了速度控制器和转子磁链控制器。通过速度控制器对负载扰动进行估计和补偿,消除了负载扰动可能带来的稳态跟踪误差。采用级联型多电平逆变器给异步电机供电,逆变器的开关信号利用载波移相脉宽调制方法生成。仿真结果表明：系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性。     

超空泡航行体的自适应模糊滑模控制研究

针对超空泡航行体动态中的非线性项和未建模动态,以及由空泡形状改变引起的扰动问题,提出了一种基于自适应模糊滑模的纵平面运动控制器设计方法。该方法利用自适应模糊系统逼近超空泡航行体模型中的非线性不确定项;利用滑模控制对干扰的鲁棒性,克服逼近误差和干扰;最后用Lyapunov定理证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,设计的控制器可有效克服滑行力的计算误差以及水动力参数的不确定性。     

基于死区吸引律的离散重复控制

针对周期参考信号下的不确定离散时间系统,提出一种离散重复控制方法,利用死区函数设计新型的吸引律,将干扰补偿、抑制措施“嵌入”吸引律,构造理想误差动态,并基于此导出重复控制器。为了进行具体的控制器参数整定和表征闭环系统的误差动态行为,推导出了稳态误差带、单调减区域和绝对吸引层边界的表达式。所设计的离散重复控制器能够完全抑制周期对称干扰信号,控制器设计方法也适用于常值调节问题的定位控制。数值仿真及在电机伺服系统上的实验结果验证了所提出控制方法的有效性。     

容错逆变器驱动的PMSM双环预测控制的研究

为了提高三相四开关容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统的性能,提出了调速系统双闭环预测控制策略。在转速环中设计了带扰动补偿的模型预测控制方法,通过离散扰动观测器估计负载扰动并进行前馈补偿,与模型预测速度控制相结合得到[q]轴电流环的期望给定值。在电流环中设计了基于离散滑模的有限控制集模型预测控制方法。通过与传统PI、FCS-MPC方法进行仿真对比,验证了该方法在空载启动、给定转速突变以及存在负载扰动、参数变化时,可使容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统具有更好的动态响应能力和鲁棒性。     

混合式双级矩阵变换器闭环控制

混合式双级矩阵变换器(混合式TSMC)是一种非常有发展潜力的矩阵变换器,在实际应用中,混合式双级矩阵变换器常会遇到输入电压不平衡和输出负载变化等扰动,其输出电压会在扰动下产生不平衡。为了提高混合式双级矩阵变换器在输入电压不平衡及负载扰动情况下的输出电压的稳定,提出了基于由坐标系混合式双级矩阵变换器输出电的闭环控制方法,通过前馈闭环控制,H桥变换器控制和逆变级的闭环控制三个环节,能有效地抑制了输入电压不平衡和输出负载不平衡,保证了混合式效级矩阵变换器有效的、稳定的输出。仿真结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

基于降阶扩张状态观测器的重复控制系统设计

针对一类含有非匹配状态相关不确定性和外界干扰的伺服系统,提出一种基于降阶扩张状态观测器的重复控制方法,通过对不确定性和扰动进行实时估计和主动补偿,实现对周期性参考输入信号的高精度跟踪.首先,利用系统可测输出和控制输入信号设计降阶扩张状态观测器,对系统的不可测状态以及包含不确定性和外界干扰的总扰动进行估计;其次,通过选择...     

Identification of discrete-time output error model for industrial processes with time delay subject to load disturbance

In this paper, a bias-eliminated output error model identification method is proposed for industrial processes with time delay subject to unknown load disturbance with deterministic dynamics. By viewing the output response arising from such load disturbance as a dynamic parameter for estimation, a recursive least-squares identification algorithm is developed in the discrete-time domain to estimate the linear model parameters together with the load disturbance response, while the integer delay parameter is derived by using a one-dimensional searching approach to minimize the output fitting error. An auxiliary model is constructed to realize consistent estimation of the model parameters against stochastic noise. Moreover, dual adaptive forgetting factors are introduced with tuning guidelines to improve the convergence rates of estimating the model parameters and the load disturbance response, respectively. The convergence of model parameter estimation is analyzed with a rigorous proof. Illustrative examples for open- and closed-loop identification are shown to demonstrate the effectiveness and merit of the proposed identification method.     

基于扰动补偿的无微分模型参考自适应控制系统设计

针对一类含有参数不确定性和未知非线性扰动的系统,本文提出一种基于扰动补偿的无微分模型参考自适应控制方法,实现系统输出对参考模型输出信号的高精度跟踪.首先,利用被控对象模型信息设计扰动估计器,对系统非线性扰动进行在线估计;其次,基于非线性扰动估计值设计参考模型和无微分参数更新律,构建无微分模型参考自适应控制器,建立基于扰动补偿和状态反馈的自适应控制律,以消除参数不确定性和非线性扰动对系统输出的影响,保证系统输出对参考模型输出的准确跟踪;然后,给出闭环系统误差信号收敛条件和控制器参数整定方法;最后,通过数值仿真验证所提方法的有效性和优越性.     

Disturbance Observer-based Proportional-type Position Tracking Controller for DC Motor

This article exhibits a nonlinear proportional-type position tracking controller for DC motors, taking the parameter and load variations into account. The proposed method makes two contributions. First, a first-order disturbance observer (DOB) is devised in order to exponentially estimate the disturbances caused by parameter and load uncertainties. Secondly, a proportional-type nonlinear position tracking controller is constructed by incorporating the resulting DOB in order to ensure two useful closed-loop properties; namely, performance recovery and offset-free properties without the tracking error integral actions. The experimental result confirms the efficacy of the proposed method where a 30-W DC motor is used with an half bridge inverter.     

基于扰动和摩擦补偿的柔性机械臂系统非奇异快速终端滑模控制

本文针对系统中存在的关节摩擦、动力学参数不确定性和外部负载干扰等因素引起的柔性机械臂系统控制性能下降的问题,提出了一种基于扰动和摩擦补偿的非奇异快速终端滑模控制方法(NFTSMC-DE-FC).首先,设计扰动估计器(DE)对系统未知动态参数和负载干扰进行估计.然后,针对扰动估计器不能精确估计的关节摩擦力矩进行辨识.最后,利用滑模控制技术设计非奇异快速终端滑模控制器,并将扰动估计值和摩擦力辨识值以前馈的方式进行补偿,实现对柔性机械臂系统给定参考轨迹跟踪的准确性以及对外界扰动的鲁棒性.值得注意的是,与传统只使用扰动估计器的方法相比,本文考虑到了摩擦力等非线性因素的影响,并利用辨识技术对摩擦力进行辨识,提高了控制精度.利用Lyapunov稳定性定理从理论上证明了所设计的控制器可以保证闭环系统的稳定性.实验结果表明,相较于非奇异快速终端滑模控制方法(NFTSMC)和基于扰动估计器的非奇异快速终端滑模控制方法(NFTSMC-DE),所提方法提高了柔性机械臂系统的轨迹跟踪性能.     

直流降压变换器的降阶扩张状态观测器与滑模控制设计与实现

本文针对直流降压变换器的负载电阻扰动和输入电压变化等系统不确定因素对输出电压的影响,提出了基于降阶扩张状态观测器的滑模控制方法(SMC+RESO).首先设计降阶扩张状态观测器对系统状态,负载电阻扰动和输入电压变化进行估计,然后基于估计值利用滑模控制技术设计控制器,实现对直流降压变换器系统给定电压跟踪的快速性和准确性.值得注意的是,不同于文[1]所提出的基于扩张状态观测器的滑模控制方法(SMC+ESO),本文所提出的方法采用降阶扩张状态观测器,实现简单,且无需电流传感器,减小了实际应用的成本.利用Lyapunov稳定性定理从理论上证明了所设计的控制器可以保证闭环系统的稳定性.仿真和实验结果表明,与已有的基于扩张状态观测器的滑模控制方法相比,所提出的控制方法更好地改善了系统的跟踪性能和对干扰和不确定性的鲁棒性能,且减少了成本,但是牺牲了系统稳态性能.     

不确定Euler-Bernoulli梁方程的边界输出跟踪

本文讨论边界带有控制输入非同位的内部不确定和外部扰动的Euler-Bernoulli梁方程输出跟踪问题. 为处理边界干扰, 文章首先设计了一个新的总扰动估计器, 在线估计未知扰动. 其次基于估计出来的总扰动, 设计一个伺服系统跟踪参考信号. 最后根据自抗扰方法获得控制输出跟踪的反馈控制. 闭环系统被证明是适定和有界的, 且受控系统的输出指数跟踪参考信号.     

Infinite-dimensional extended state observer based stabilization for an ODE-wave cascaded system with control matched disturbance

This paper focuses on the output feedback exponential stabilization for an ODE-wave cascaded system with control matched disturbance at one end of the wave equation. We construct an infinite-dimensional extended state observer to trace the state and estimate the total disturbance simultaneously. An estimated state and estimated total disturbance based output feedback control law is then designed. It is proved that the original system is exponentially stabilized and the whole closed-loop system is bounded.