Acrobot控制器设计与全局稳定性分析

提出一种基于非光滑 Lyapunov 函数的 Acrobot 控制器设计和全局稳定性分析方法. 基于三个 Lyapunov 函数分别设计了三种控制规律, 用来增加 Acrobot 的能量和保持合适的姿态, 使 Acrobot 摇起并稳定在垂直向上的不稳定平衡点. 应用 LaSalle 不变原理和非光滑 Lyapunov 函数理论, 保证了 Acrobot 在整个运动空间的全局稳定性. 仿真结果证明了该方法的有效性.     

简化Lorenz系统多翅膀混沌吸引子的设计与电路实现

基于简化Lorenz系统,通过设计非线性函数,得到单方向多翅膀混沌吸引子.在此基础上,通过引入切换控制函数,得到了网格多翅膀混沌吸引子.通过相图、耗散性、平衡点、分岔图和Poincaré截面方法,分析了系统的动力学特性.结果表明,该多翅膀系统具有丰富的动力学行为.设计并实现了网格多翅膀系统的模拟电路,通过示波器观测到网格多翅膀混沌吸引子,验证了该系统的物理可实现性,电路实验结果与数值仿真结果相一致.     

未知时变时滞非线性参数化系统自适应迭代学习控制

针对含有未知时变参数和时变时滞的非线性参数化系统,提出了一种新的自适应迭代学习控制方法.该方法将参数分离技术与信号置换思想相结合,可以处理含有时变参数和时滞相关不确定性的非线性系统.设计了一种自适应控制策略,使跟踪误差的平方在一个有限区间上的积分渐近收敛于零.通过构造Lyapunov-Krasovskii型复合能量函数,给出了闭环系统收敛的一个充分条件.给出两个仿真例子验证了控制方法的有效性.     

一种基于模糊控制理论的独轮机器人控制算法

以一种由一个车轮驱动并控制前向平衡、由电机驱动惯性轮形成反力矩控制侧向平衡的独轮机器人系统为被控对象,建立系统动力学模型,并将其在平衡点线性化,得到系统在前向和侧向两个正交方向解耦的近似线性模型.然后针对每一个控制方向上的子系统,分别设计基于融合函数的模糊控制器.该方法可以减少模糊规则,防止规则爆炸.仿真实验表明,所设计的模糊控制器可有效地实现独轮机器人的运动平衡控制.     

一类新的PPA型三连杆欠驱动机器人的控制策略

PPA型机器人是一类新型的三连杆欠驱动机械系统,具有3个自由度,但只有1个驱动装置.针对这类欠驱动机器人的运动控制,提出一种分区的控制策略,使之从垂直向下的位置摇起到垂直向上的位置,并实现稳定控制.首先,将系统的运动空间划分为摇起区和吸引区;其次,应用一种基于Lyapunov函数的控制方法来增加系统能量和控制驱动杆姿态,实现摇起操作;再次,采用最优控制方法设计平衡控制,实现稳定的平衡控制;最后,通过仿真实验验证了所提出控制方法的有效性.     

小型无人直升机控制律设计与仿真

依据摄动线化原理,本文对模型直升机非线性模型在平衡点进行了小摄动线性化处理,得出了线性化动力学模型,并对它进行了PID控制律设计,应用MATLAB/Simulink对控制律作用于线性化模型和非线性模型分别进行了仿真验证,结果表明作用于线性化模型具有良好控制效果的控制律尚不能有效控制非线性模型.使用backstepping方法对非线性模型子系统选择相应的李雅普诺夫候选函数,应用递归方法设计了使型直升机动力学非线性模型镇定的控制律,确保李雅普诺夫候选函数的导数为负定.经仿真验证表明利用该设计方法得到的控制律能对非线性模型进行有效控制.     

电加热炉系统预测函数PID控制算法的研究

由于电加热炉系统具有大时滞、时变性、非线性等特点,提出了一种新型预测函数PID控制算法.该算法将PID控制算法和预测函数控制算法结合起来,通过预测被控对象的未来输出值,得到一个新的优化目标函数,实时优化控制参数,得到控制量的解析解.仿真结果表明,与常规PID控制和预测函数PID串级控制相比,所设计的控制器满足系统对快速性和稳态精度的要求,系统具有较强的抗干扰性和鲁棒性,能够实现对电加热炉系统的有效控制.     

控制能量约束条件下时滞系统最优控制与仿真

文中对时滞系统在控制能量存在约束时的最优控制问题进行了探讨.由控制器Youla参数化得到控制系统的敏感度函数和控制敏感度函数用来表示一个包含跟踪误差和控制能量在内的积分平方性能指标,针对不同类型的时滞过程运用谱分解的方法最小化该性能指标,从而导出相应控制器的设计方法,可使系统在控制能量约束条件下具有最优的控制性能.仿真研究进一步说明了所给设计方法的有效性.     

多变量线性模型不确定系统终端滑模分解控制方法

针对线性多变量模型不确定系统系统,提出了一种终端滑模分解控制方法.通过状态变换和去耦合处理将系统转换为块能控标准型,它由值域空间子系统和稳定的零空间子系统组成.提出了特殊的终端滑模超曲面,采用滑模控制策略,使值域空间子系统的状态在有限时间内收敛至平衡点,随后稳定的零空间子系统渐近收敛至平衡点.所提出的方法对于维数较高系统的控制具有较大意义,可简化设计,实现递阶控制.仿真验证了该方法的有效性.     

基于多模型的非线性系统自适应最小方差控制

对于一类典型的离散时间非线性系统, 提出了一种基于多模型的自适应最小方差控制方法. 通过在平衡点附近建立线性模型, 用径向基函数神经元网络来补偿建模误差和未建模动态, 形成了非线性系统的多模型表示. 采用了具有积分性质的切换指标函数作为切换法则和最小方差的控制方法构成了多模型自适应控制器. 仿真实验的结果表明了这种方法的有效性.