一类混合时滞系统的观测器设计

对于一类具有状态和有限自动机输出时滞的离散混合系统,给出了混合观测器的设计方法。观测器由一个位置观测器和一个离散状态观测器组成。前者应用自动机观测器来确定混合系统的当前位置,后者应用龙伯格观测器对系统离散状态的演化进行估计。对于每一个独立的观测器,系统的信息往往不完全,为了在这种情况下仍能应用混合观测器对系统进行观测,在两类独立观测器的基础上给出了一个新的信号产生器,将两类观测器有机结合起来。同时给出了信号产生器中决策函数的充分条件,进一步得到了整个混合观测器指数收敛的充分条件。保证该混合观测器能在有限步内判断出系统的当前位置,同时指数收敛于真实离散时间状态。最后,给出了仿真例子说明设计方法的可行性和有效性。     

基于无线网络状态时延的控制器性能研究

为了研究无线网络控制系统在不同网络负载下时延对系统性能的影响，首先根据无线网络负载状态对网络时延进行分析，给出系统的数学模型，并结合网络负载状态对系统模型作了分析，然后给出了控制器性能指标，利用DLQR（离散线性二次最优设计）方法优化控制器，并就时延对控制性能的影响进行了分析，实现了通过对网络负载状态的调节使系统控制器性能达到最优。最后应用数学模型，通过仿真验证了该研究方法和结果的有效性。     

带有执行器故障和分部时滞的网络控制系统的镇定

针对网络控制系统中出现的丢包、时延和执行器发生故障的问题,在前人研究的基础上,进一步研究网络控制系统的稳定性。将由于网络的引入导致的丢包和时延等效为分布时滞,并结合执行器故障,建立相应的数学模型。利用Lyapunov函数的下界理论和三重积分的数学方法设计状态反馈控制器,降低控制系统的保守性。最后,通过仿真验证了设计的控制器的可行性和有效性。     

基于极小化条件数的电液伺服控制系统观测器设计

设计良好的状态观测器是电液伺服控制系统故障诊断研究的关键。本文提出一种电液伺服控制系统观测器设计的新方法。针对所构建的位置伺服系统,建立系统的离散非线性模型,绘制系统的离散观测器结构,推导极小化条件数梯度下降法的算法流程并运用该算法优化计算观测器的增益矩阵和Lipschitz常数,为系统设计一个Lipschitz非线性离散观测器。将该观测器与现有的电液伺服控制系统观测器进行比较,发现本文所采用的方法具有计算简单、设计优良等特点。     

广义预测控制方法在网络遥操作机器人系统中的应用

Internet网络的时变时延及网络数据丢包严重影响了遥操作机器人系统的操作性能,甚至造成系统不稳定.为了解决这一问题,提出一种新的基于Intcrnet的遥操作机器人系统控制结构.通过在主端对给定信息加入时间标签获得过去的系统回路时延,采用多元线性回归算法,预测下一时刻系统回路时延,然后在从端设计一个广义预测控制器控制远端机器人,从而改善时变时延对系统性能的影响.应用广义预测控制器产生的冗余控制信息,降低了网络数据丢包对系统的影响.最后根据预测控制稳定性定理,推导出系统的稳定性条件.仿真试验结果表明,该方法能有效解决时变时延以及网络数据丢包引起的性能下降问题.     

基于输入时延的线性连续时不变系统量化分析与控制

针对网络控制系统中同时存在的网络诱导时延和量化误差问题,对系统的建模、稳定性分析、控制器设计等3个方面进行了研究。基于数量化反馈控制器和零阶保持器的工作机制,利用了扇形界方法,将系统建模为带有输入时延的时滞系统。其中,在网络控制系统的传感器到控制器通道(S-C)和控制器到执行器通道(C-A)分别加入了对数量化器,用来量化系统的状态信号和控制输入信号。运用Lyapunov理论提出了一种Lyapunov-Krasovskii泛函方法,并得到了相应的稳定性判据,该判据是以两个线性矩阵不等式(LMIs)来表示的。基于该稳定性判据,设计了量化状态反馈控制器使得闭环系统渐近稳定。研究结果表明:两个量化器的量化密度直接影响系统的控制性能。     

随机时延网络控制系统的优化控制

对具有不确定信息传输时延的网络控制系统的优化控制方法进行了研究。首先应用时间戳的BP神经网络对时延加以预测并建立了加热炉网络控制系统的数学模型。基于时间乘误差绝对值积分最小优化策略,给出了一次优化的设计方法,并导出相应的离散状态方程式。基于最优状态反馈提出的二次优化方法进一步提高了控制系统动态性能。最后的仿真和实验结果表明,提出的控制策略能有效地改善系统静态和动态特性。     

双边遥操作系统二阶滑模控制器设计

一阶滑模控制方法由于需要大的带宽和高频切换信号,以及处理系统的参数不确定和强非线性,在双边遥操作的工程应用中难以推广。针对上述问题,将二阶滑模控制和阻抗控制联合起来,设计了大时延下的控制结构,并利用全维状态观测器对主从手机械臂的加速度、速度进行了观测,实现了双边遥操作系统的鲁棒平滑控制;在此基础上,分析了加入观测器后整个系统的闭环稳定性,给出了稳定性定理,并用李雅普诺夫函数方法进行了证明;最后分两种时延情况对闭环系统进行了仿真。实验结果表明,该方法可以使系统具有了较好的稳定性能。     

基于模式识别的状态观测器和滤波器

本文提出了一种基于模式识别的状态观测器和滤波器,用模式识别技术描述系统动态特性,设计状态观测器和滤波器的结构,并选取增益矩阵,仿真研究获得了满意的结果。该(?)法摆脱了以往状态观测器和滤波器所需的数学模型,为在那些难以用传统方法建模的场合实(?)状态观测和滤波提供了可能。     

基于扩张状态观测器的海工栈桥液压系统模型预测控制

海工栈桥是一种在海上作业期间运输维护人员和设备转移的大型海洋工程装备。针对海工栈桥液压系统外部扰动大、模型参数不确定等问题,提出了一种基于扩张状态观测器的模型预测控制方法。以海工栈桥液压系统为研究对象,对其进行运动学分析和动力学建模,推导出系统的状态空间方程;在传统模型预测控制的基础上,采用扩张状态观测器对液压系统的外部负载扰动以及机械系统未建模部分进行估计,以提高模型预测控制的跟踪效果。仿真结果表明,扩张状态观测器对海工栈桥液压系统的状态和扰动具有很好的观测能力,有效提高了模型预测控制的稳定性和鲁棒性。