齿隙非线性研究进展

系统地介绍并总结了近年来齿隙非线性控制领域的研究成果。对不同齿隙模型作了分析,总结了目前齿隙非线性的补偿方法,结合齿隙位于被控对象中不同位置的控制系统,介绍了各种控制理论和控制策略在齿隙非线性控制领域的研究进展,并展望了该领域未来的研究方向。     

基于时间次优补偿的齿隙非线性系统的切换控制

以伺服系统为研究对象,提出了ー种针对齿隙非线性的切换控制方法。在正常情况下采取线性控制,而在齿隙期间则采用基于时变滑模平面的时间次优控制;给出了ー种监督控制机制,使系统能够选择合适时机由线性控制切换至时间次优滑模控制,保证整个系统为有界输入有界输出（BIBO)稳定。理论分析和仿真研究表明.:该方案能够有效地消除由齿隙引起的冲击干扰,同时提高了控制器的鲁棒性。     

一类不确定非线性系统的反演自适应控制

提出了一类带有未知间隙滞后特性的不确定非线性单输入单输出系统的两种反演自适应控制器设计方案。在第一个方案中包含有一个信号函数,它能完全确定信号轨线。为了避免通过信号函数可能导致的振动,提出了可供选择的平滑控制律,它的跟踪误差仍然接近指定界。与其他控制方案不同的是发展的反演自适应控制不要求内部模型参数已知,也不要求干扰项有界。除了说明全局稳定性之外,在设计参数方面,也给出了L2性能的轨线误差一个确切的界。仿真结果说明了方案的有效性。     

一类非线性时滞系统的自适应模糊反向递推控制

针对一类含有未知函数的非线性时滞系统,提出了一种自适应模糊跟踪控制器的设计方案。在自适应反向递推设计方法的基础上,采用模糊逻辑系统在线辨识非线性未知函数,采用自适应边界技术估计辨识误差上界。Domination方法和构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函相结合抵消了非线性时滞项对系统的影响。证明了闭环系统为半全局一致最终有界,通过调节设计参数可以实现任意的跟踪精度。实例仿真说明了方案的可行性。     

反步自适应控制

为了克服齿隙对传动性能的影响,选取死区模型表达齿隙传动效应,依据自适应控制理论提出反步自适应齿隙补偿策略;齿隙模型中主、从动轮结合处存在阻尼系数和刚性系数等未知参数,对其进行了在线估计,并推导设计出每个参数的自适应律;利用Lyapunov稳定性理论,采用反步积分方法,通过逐步递推选取Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的自适应控制器;理论分析以及对反步积分自适应补偿控制方法与传统PID控制方法对比仿真表明:该方法有效地消除了齿隙对伺服性能的干扰,提高了系统的跟踪精度和鲁棒性.     

非线性系统的自适应模糊反演控制器设计

针对一类非线性系统,考虑到系统的完全未知模型参数和扰动,提出了自适应模糊反演控制方法。首先因为模糊系统可以以任意精度渐近的逼近任意连续函数的优越性,采用自适应模糊控制理论设计模糊系统逼近系统未建模动态。然后采用反演设计方法逐步设计控制律和更新律,并用Lyapunov综合方法证明其最终一致渐进稳定。最后用仿真验证所给方法的正确性。     

一类非完整链式系统的有限时间镇定控制

针对一类三维非完整链式系统的有限时间镇定问题,提出了2种基于切换控制策略的有限时间镇定控制器,并给出了相应的控制器参数选择条件。分别应用齐次系统方法和终端滑模控制理论、根据系统各状态的变化并结合切换控制策略设计了上述控制器。系统各状态可在有限时间内从任意的非平衡位置收敛至平衡位置。最后,应用这2种控制器解决了三维非完整链式系统镇定问题并给出了具体的应用形式。通过仿真验证了所设计的有限时间镇定控制器的有效性。     

水下热动力系统的模型参考自适应控制研究

针对开式循环水下热动力系统动态性能要求高及参数非线性的特点，通过对热动力系统物理特性的分析．设计出适于开式循环的某水下热动力系统的模型参考自适应控制系统。仿真结果表明该方法控制精度高，抗干扰能力强，系统稳定。证明了方法的正确性和有效性。     

非线性时滞系统的鲁棒完整性容错控制

基于观测器方法，研究了一类具有状态滞后和不确定性的非线性系统的鲁棒完整性容错控制问题。非线性函数满足Lipschitz条件。利用Lyapunov稳定性理论，针对传感器发生故障情况，提出了系统渐近稳定的充分条件和相应的鲁棒完整性容错控制器的设计方法。结果以LMI形式给出，易于求解。最后的数值算例和仿真结果证明了该方法的有效性。     

导弹起竖过程的非线性预测控制

为解决导弹起竖过程中的快速性和稳定性问题,提出了采用基于神经网络的非线性预测控制方案,构造了基于BP神经网络的起竖过程单值非线性广义预测控制模型,推导了模型的最优输出控制量的求解算法,并给出了单值非线性广义预测控制的具体实现步骤,最后以典型非线性模型和导弹模型进行了仿真,结果显示控制方案取得了满意的效果。     

控制受限的火箭炮位置伺服系统鲁棒自适应反步控制

针对火箭炮位置伺服系统运行过程中所存在的转动惯量和负载力矩变化大,输入控制 受限等各种不确定因素,提出了一种基于动态面滤波法的自适应鲁棒位置控制器。对于模型中的 不确定参数,采用投影算法进行有效估计,利用鲁棒滑模滤波器简化控制器的设计,引入一个辅助 分析系统来对控制输入限制的影响进行有效分析,同时将辅助分析系统与反步方法结合,通过对模 型的等价变换和选择适当的Lyapunov 函数,给出系统的自适应控制器的设计方法。仿真结果表 明,该方法保证了系统的响应速度和控制精度,对参数摄动及外界负载扰动具有较强的鲁棒性。     

自适应模糊滑模控制在火箭炮电液伺服系统中的应用

针对某火箭炮电液位置伺服系统,提出了一种自适应模糊滑模控制方法。为了使等效控制器的设计不依赖于对象的精确数学模型,利用切换函数及其变化率设计了自适应模糊系统来代替等效控制,并且为了解决抖振问题,利用抖振参数和切换函数的绝对值设计了模糊系统动态调节边界层厚度。仿真结果表明,该方法不仅能保证系统的响应速度和控制精度,有效抑制抖振,并且对结构参数不确定性具有很强的鲁棒性。     

一种直接自适应控制方法在某炮控系统中的应用

针对坦克火炮稳定系统提出了一种新的直接自适应控制器设计方法。该方法应用基于CGT的直接自适应控制原理,采用加并联前馈补偿器的方法,将非严格正实的被控对象转化为严格正实的对象,满足了基于CGT的直接自适应控制方法的要求。该算法无需采用辨识系统的参数,算法简单。     

基于扩张状态观测器滤波的坦克炮控系统模型参考自适应控制

坦克炮控系统是一类不确定、非线性的复杂系统。针对其在低速运行时产生“爬行”、振荡等的问题,依据扩张状态观测器(ESO)滤波和Popov超稳定理论,提出了一种基于ESO滤波的模型参考自适应控制方法。研究了坦克炮控系统的数学模型,给出了基本假设,设计了ESO滤波器和模型参考自适应控制器,并证明了其稳定性,最后通过仿真验证了该方法的有效性。仿真结果表明,该方法有效地消除了系统的末建模动态及外界扰动的影响,增强了系统的快速性,解决了系统的低速“爬行”问题,改善了系统的稳态性能,为炮控系统实际设计提供了一个可行的解决方案。     

链式回转弹仓的自适应鲁棒控制

针对链式回转弹仓的精确定位控制问题,提出了一种带有积分型滑模面的自适应鲁棒控制算法。在常规自适应鲁棒控制的基础上引入积分型滑模面,减小了稳态位置误差;采用非线性鲁棒反馈增益代替常规的定常鲁棒反馈增益,改善了系统的动态性能;理论上证明了文中提出的控制算法具有更好的动态性能以及稳态性能。空载、半载和满载3种情况下的仿真结果表明,文中提出的控制算法对系统参数变化和外部扰动不敏感,与常规自适应鲁棒控制相比,具有更高的控制精度以及更好的控制性能。