一类不确定非线性系统的指数鲁棒输出跟踪

研究一类不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪控制问题。应用输入／输出反馈线性化法和李亚普诺夫方法,提出一种基于不确定项上界的连续型鲁棒输出跟踪控制器设计方法。该控制器不仅可确保闭环系统的状态一致最终有界,使系统输出按指数规律跟踪期望输出,而且计算简单,更易实现。仿真结果证明了该方法的可行性与有效性。     

一类非线性时变系统的鲁棒输出跟踪控制

研究一类具有非匹配不确定性的非线性时变系统的鲁棒状态反馈输出跟踪控制器设计问题。通过引入非线性时变系统的相对阶将系统输入输出线性化,然后设计出一种基于标称系统和不确定性上界的连接型鲁棒输出跟踪控制器,利用该方案设计的控制器可保证整个闭环系统是一致有界稳定的,且闭环输出可以渐近跟踪期望的轨迹。     

化工不稳定时滞过程鲁棒控制的解析设计

针对化工不稳定时滞过程,提出一种两自由度控制结构.首先基于鲁棒H2最优性能指标,设计给定值跟踪控制器;然后根据系统稳态运行时的抗负载干扰要求,在过程输入与输出端之间设计控制闭环,利用其反馈通道上的扰动观测器抑制负载干扰,通过提出期望的闭环余灵敏度函数的方法,反向确定扰动观测器,同时给出了该控制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.仿真实例验证了该控制结构的优越性.     

基于神经网络MIMO非线性系统自适应输出反馈控制

针对一类具有对象不确定和外部干扰的MIMO(多输入多输出)非线性系统提出了自适应鲁棒输出跟踪控制方案.使用了高斯径向基神经网络自适应补偿对象非线性,高增益观测器被用来估计不能直接测量的输出导数.此方法所设计的控制器不仅保证闭环系统稳定,而且所有状态有界以及跟踪误差一致终值有界.仿真结果充分表明了该方案的有效性和可行性.     

不确定非线性系统神经网络自适应控制

针对一类不确定非线性系统,利用神经网络可逼近任意非线性函数的能力,以及误差滤波理论,提出了一种基于径向基神经网络的自适应控制器设计方案,以使非线性系统在存在不确定项或受到未知干扰时,其输出为期望输出.根据Lyapunov理论,给出了系统稳定的充分条件,并进行了详细证明.该设计方法能够保证跟踪误差收敛,从而进一步说明该控制器的有效性.最后,用Sumulink对设计方案进行仿真,仿真结果表明了其实用性.     

严格反馈非线性系统的自适应神经网络输出反馈控制

基于非线性反馈函数,文章设计神经网络状态观测器,解决一类非线性系统的输出反馈控制问题.非线性反馈神经网络观测器在系统存在不确定性函数的情况下实时估计系统状态.利用所获得的状态信号,设计了自适应神经网络动态面控制器,同时保证了闭环系统的稳定性和所有信号的有界性.通过调节设计参数的取值能够达到期望的闭环跟踪性能.数值仿真表明,所设计的状态观测器不需要对原系统做状态变换,能够克服输出反馈滑模控制器带来的抖震问题.     

带有死区输入的非线性系统的自适应控制

针对一类具有死区非线性输入的非线性系统,同时考虑系统中存在未建模不确定项,设计了自适应控制器及未知参数的自适应估计率.该控制器使得闭环系统全局稳定且实现了输出信号对参考信号的精确跟踪.仿真结果进一步证实了该控制器能对未知死区及未建模动态进行有效的补偿。     

基于控制性能的MIMO非线性系统动态面控制

针对一类不确定非线性MIMO(multiple-input multiple-output)系统,在动态面控制方法的基础上,提出了自适应跟踪控制方案.通过引入性能函数和输出误差转换,保证输出信号具有指定的跟踪速度、跟踪误差、最大超调量.为了避免控制奇异问题,采用神经网络直接逼近期望控制信号.该方案无需估计神经网络的权值,仅对1个参数进行自适应律设计.理论证明了闭环系统所有信号有界,仿真结果验证了所提方案的有效性.     

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类具有一般不确定性和未知参数的非线性系统,设计出一种适用于输出跟踪 的鲁棒自适应控制器.该控制器对系统的参数和状态的不确定性具有鲁棒性,能保证闭环系 统的全局稳定性,并解决了ε-跟踪问题.仿真实例表明,所设计的鲁棒自适应控制器具有良好 的跟踪性能.     

齿隙非线性输入系统的迭代学习控制

针对一类具有输入齿隙特性的非线性系统, 提出一种实现有限作业区间轨迹跟踪的迭代学习控制方法. 在系统不确定项可参数化的情形下, 基于类Lyapunov方法设计迭代学习控制器, 回避了常规迭代学习控制中受控系统非线性特性需满足全局Lipschitz连续条件的要求. 对未知时变参数进行泰勒级数展开, 参数估计采用微分学习律, 并在控制器设计中, 采用双曲函数处理级数展开后的余项以及齿隙特性里的有界误差项, 以保证控制器可导, 且可抑制颤振. 引入一级数收敛序列确保系统输出完全跟踪期望轨迹, 且闭环系统所有信号有界.     

闭环变量带误差系统的控制器设计

针对目前大多数系统的研究中,只考虑输出被误差干扰的情况,提出了一种闭环变量带误差系统模型(输入和输出信号均被噪声干扰),并对该系统的控制器进行设计。采用最小方差控制来对控制器进行设计,设计完成最小方差控制器以及自校正最小方差控制器。然后应用最小方差性能指标来评估控制器性能,并通过仿真验证控制器性能。     

一类非线性系统的输出反馈容错控制

针对一类非线性系统,研究了故障情况下基于输出反馈的容错控制问题．首先基于Zhang的自适应观测器和Lin的输出反馈控制律设计了正常系统的标称控制律,分析了该控制律的性能,并得到了故障发生后仍然采用该控制律时闭环系统状态有界的充分条件．在此基础上,设计了故障系统的容错控制律,证明了若发生的故障满足前述的充分条件,则故障系统在该容错控制律下稳定．数值仿真表明了该方法的有效性．     

Fuzzy control for linear plants with uncertain output backlashes

In this correspondence, a new approach to design a fuzzy controller for systems with uncertain output backlash to have good tracking performance is presented. Without using a compensation mechanism or a backlash inverse, the fuzzy control mechanism is designed to implicitly compensate the delay effect arising from an uncertain output backlash and to make the output backlash system stable without limit cycles. Also, the proposed fuzzy controller is presented to be insensitive to the variations of the backlash and system plant parameters. Moreover, the proposed approach is extended to design a fuzzy controller for a two-input two-output (TITO) linear plant with output backlash. The effectiveness of the designed fuzzy controller is illustrated by the simulation results on linear, low-order, nonlinear plants and the experimental results on an amplifier-motor system with a gear train.     

冷带轧机厚控系统自适应鲁棒输出反馈动态控制器设计

冷带轧机厚控系统可被认为是一个受外界干扰的线性不确定时滞系统.本文首先设计了标称系统下的鲁棒输出反馈动态控制器,以改善闭环系统的动静态性能;其次,在系统不需要满足不确定性匹配条件的情况下,将参数和外部扰动不确定性综合考虑.应用Lyapunov稳定性理论设计了系统不确定性上界参数的自适应估计器和系统的自适应控制器,保证了闭环系统的渐近稳定性,减小了设计的保守性;两者结合实现了板带出口厚度的有效控制.最后通过一个仿真实例说明本文所提出的自适应鲁棒控制器的有效性.     

轧辊偏心的H∞输出反馈鲁棒重复控制

针对轧辊偏心问题,用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了用于轧辊偏心补偿控制的H∞输出反馈鲁棒重复控制器,首先引入动态输出反馈来保证闭环系统的鲁棒稳定性,把重复控制器设计问题转化为H∞动态反馈控制器的设计问题,采用变量替换法将非线性矩阵不等式转化为线性矩阵不等式并对其求解进而得到控制器参数.另外在采用上述控制器保证系统鲁棒稳定性的同时,通过在重复控制器中引入一个前向系数进一步改善和提高系统的动态性能与稳态控制精度.理论证明与仿真研究表明当系统对象参数存在摄动时,这种控制器仍能有效地补偿轧辊偏心对产品质量的影响.     

一阶伪线性系统的模型参考输出跟踪控制

针对伪线性系统的模型参考输出跟踪问题,设计伪线性系统的模型参考跟踪策略.控制器分为两部分,其一为反馈镇定控制器,保证闭环系统是渐近稳定的;另一为前馈补偿控制器,通过求解基于控制器存在条件建立的方程组得到控制器的参量矩阵,使得闭环系统的输出渐近跟踪参考系统的输出,且当系统中存在时变系数时方法仍是有效的,控制器中保有部分自由度可以进一步利用,以提高具体控制任务所需的系统性能.数值仿真验证了所提出方法的有效性.     

一种非线性多环递归自适应跟踪控制

针对控制输入有界的变参数广义高阶非线性系统跟踪控制问题,给出一种多环递归跟踪的鲁棒控制方法.通过分层引入虚拟跟踪器,将高阶系统分解为多个独立子系统;内环虚拟跟踪器使内环输出指数收敛于外环虚拟输入,最内环设计自适应控制器补偿参数摄动和外部干扰,并保证输出指数收敛于外环虚拟输入;多环递归跟踪实现系统输出精确跟踪期望输入,理论证明闭环系统的全局渐近收敛性.数值仿真验证了多环跟踪控制器的可行性和合理性.     

输出重定义方法设计垂直/短距起降飞机高度控制器

垂直/短距起降飞机是一类典型的非最小相位系统.系统的负调特性使得飞机高度响应比较缓慢,并且会在初始阶段响应为负,从而出现不期望的掉高现象.针对该问题,本文设计了新的最小相位输出预估控制器,通过调节近似输出零点的方法提高系统的动态响应;对于负调部分,采用两步参数整定的方法设计PID控制器,达到抑制负调的作用.最后,对飞机的高度俯仰控制进行了仿真验证,结果表明设计的控制器对飞机高度初始负调具有明显的抑制作用,并且缩短了回复上升所需的时间.     

Robust output feedback control of polynomial growth nonlinear systems with measurement uncertainty

Even in the presence of uncertainty in both state and output equations, we prove that global asymptotic stabilization is still possible by output feedback for a family of uncertain nonlinear systems dominated by a triangular system with a polynomial output‐dependent growth rate. In contrast to the linear growth requirement in the recent work the nonlinear perturbations in this paper are allowed to satisfy a linear growth condition with a polynomial output‐dependent rate. To handle simultaneously the polynomial nonlinearities and unknown parameter in the system output, we propose a high‐gain estimator with a dynamic gain that is updated online through a Riccati‐type dynamic equation. Then, an estimator‐based controller is designed by a recursive algorithm that makes it possible to assign the controller gains step by step. The globally stabilizing output‐feedback controller developed in this paper is robust with respect to uncertainties in the system dynamics and output equations.     

Robust nonlinear control of a three-tank system using finite-time disturbance observers

A finite-time disturbance observer-based robust control method is proposed for output tracking of the Inteco threetank system in the presence of mismatched uncertainties. The controller is designed in a backstepping manner. At each step of the virtual controller design, a robust feedback controller with some effective nonlinear damping terms is designed so that the system states remain in the feasible domain. The nonlinear uncertainty is compensated by a finite-time disturbance observer. And to avoid the shortcoming of “explosion of terms”, the dynamic surface control technique which employs a low-pass filter is adopted at each step of the virtual controller design. Attention is paid to reducing the measurement noise effects and to initialization technique of the system states and reference output trajectory. Theoretical analysis is performed to clarify the control performance. And the theoretical results are verified based on the experimental studies on the real Inteco three-tank system.