带有内部转子的自主水下航行器的跟踪控制

研究了水平面内自主水下航行器(AUV)的轨迹跟踪控制问题。AUV由主推进器和一个内部转子驱动,可视为欠驱动系统。建立了带有外界扰动及模型不确定性的系统数学模型。为了对侧向运动和偏航运动进行解耦,采用了一种坐标转换。基于Lyapunov直接法,针对转换后的模型设计了一种跟踪控制律以使得位置跟踪误差收敛于零点左右的一个球域内。考虑到电机控制系统中的干扰和误差,对转子电机进行了控制设计以实现系统跟踪误差的全局镇定。仿真结果表明控制律对建模误差具有一定的鲁棒性。     

基于SSA-模糊PID的AUV姿态控制研究

针对AUV高精度、高稳定性姿态控制的提升需求,提出一种结合麻雀算法(SSA)和模糊PID控制的姿态控制器。采用麻雀算法对模糊PID控制器参数进行优化,并将寻优后模型用于算法的反馈补偿,有效解决了模糊PID控制过度依赖经验,难以应对水下复杂工况的问题。仿真结果表明,SSA-模糊PID控制器在AUV姿态调节中表现出较传统模糊PID控制器更好的响应速度和抗干扰能力,有效改善了AUV姿态控制性能。经实际应用验证,控制器在复杂工况下可快速收敛至期望姿态并维持稳定。     

LURIE控制系统的时滞相关绝对稳定性判据

1 引言关于具有时滞的Lurie控制系统的绝对稳定性的讨论已有不少结果[1～4],其绝对稳定性条件有时滞无关条件和时滞相关条件两种.由于时滞无关条件缺少了时滞的信息,因此必然会使其稳定性具有保守性.下面对具有多个时变时滞的Lurie控制系统,利用不同于文献[1]的方法进行讨论,给出系统绝对稳定的时滞相关判据.算例表明,与文献[1]的结果相比本文结果可降低保守性.     

具有时变时滞的Lurie系统时滞依赖绝对稳定性新判据

考虑了一类具有时变时滞和范数有界不确定的Lurie控制系统绝对稳定性分析问题. 通过选取一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函将整个时滞区间分为两段, 每段区间上定义了不同的能量函数. 并给出了由LMI描述的新的时滞依赖鲁棒绝对稳定性判据.     

时变时滞Lurie控制系统的绝对稳定性

基于Lyapunov稳定性定理,利用线性矩阵不等式方法给出了系统绝对稳定的判别准则.讨论了具有多个时变时滞的Lurie直接控制系统和Lurie间接控制系统的绝对稳定性.所得结论是时滞无关的,即绝对稳定性充分条件仅依赖于时滞导数的大小,特别地,时滞可为无界函数.通过一个示例说明有时得到时滞相关的绝对稳定性条件比时滞无关的稳定性条件具有更大的保守性,促使今后寻找另外的方法和工具得到保守性较低的稳定性条件.仿真示例同时说明此方法对时滞为无界函数时的有效性.     

欠驱动AUV的直线航迹跟踪控制

研究了欠驱动自主水下航行器的水平面直线航迹跟踪控制问题。针对传统方法所设计的直线航迹跟踪控制力矩较为复杂的问题,提出了基于级联系统理论的控制力矩设计方法,并通过构造李亚普诺夫函数,推导出了具有全局渐近稳定的控制力矩。方法控制力矩设计简单并具有直观的理论稳定性分析,避免了传统控制方法所设计的控制力矩存在的复杂性问题。最后,仿真结果证明了控制器能保证闭环系统所有状态渐近稳定,达到了欠驱动AUV直线航迹跟踪控制目的,验证了所提出方法的有效性和可行性。     

基于高增益观测器的AUV水平面轨迹跟踪控制

通过研究欠驱动自治水下机器人（AUV）在水平面的运动规律,针对欠驱动AUV水平面轨迹跟踪控制中的非完整约束、模型中的耦合性和非线性、海流干扰、跟踪精度问题进行了深入的研究,运用高增益观测器结合反步控制方法对欠驱动AUV轨迹跟踪进行有效控制。定义了AUV的地面坐标系和船体坐标系,并完成了地面坐标系向船体坐标系的转换,建立了欠驱动AUV的水平面运动学模型和动力学模型。为欠驱动AUV所提出的高增益观测器结合反步控制方案,在保证跟踪系统稳定性的前提下,可以有效地提高跟踪精度,能够消除外界干扰对控制效果的影响,并使得控制输入满足实际工程的应用约束条件。控制方法的稳定性均采用Lyapunov稳定性理论加以证明,并通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性。     

具有时变时滞的Lurie系统绝对稳定性的时滞相关条件

Some delay-dependent absolute stability criteria for Lurie control systems with time-varying delay are derived, in which some free-weighting matrices are used to express the relationships between the terms in the Leibniz-Newton formula. These criteria are based on linear matrix inequality(LMI) such that the upper bound of time-delay guaranteeing the absolute stability and the free-weighting matrices can be obtained through the solutions of the LMI. Moreover, the Lyapunov functional constructed by the solutions of these LMIs is adopted to guarantee the absolute stability of the systems. Finally, some examples are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed methods.     

Delay-dependent Conditions for Absolute Stability of Lurie Control Systems with Time-varying Delay

Some delay-dependent absolute stability criteria for Lurie control systems with time- varying delay are derived,in which some free-weighting matrices are used to express the relation- ships between the terms in the Leibniz-Newton formula.These criteria are based on linear matrix inequality(LMI) such that the upper bound of time-delay guaranteeing the absolute stability and the free-weighting matrices can be obtained through the solutions of the LMI.Moreover,the Lyapunov functional constructed by the solutions of these LMIs is adopted to guarantee the absolute stability of the systems.Finally,some examples are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed methods.     

中立型一般Lurie系统绝对稳定的时滞相关准则

研究了具有时滞的中立型一般Lurie系统的绝对稳定性问题.利用Lyapunov方法给出了系统在无限扇形角内绝对稳定的时滞相关准则,所给的判定条件是线性矩阵不等式(LMI)形式的,可以很方便地运用Matlab工具箱求解.一个应用的例子表明与现有的一些准则相比,本文所给的条件具有较小的保守性.     

多时滞Lurie控制系统的时滞相关鲁棒稳定性

时滞Lurie控制系统的稳定性条件与Lyapunov函数的选取有关.本文对多时滞Lurie控制系统进行了变换,然后选择一个适当的Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性方法并结合Moon引理,得到了多时滞Lurie控制系统的时滞相关鲁棒稳定性判别条件,该条件是以线性矩阵不等式(LMI)给出的,可用Matlab求解.最后用一个算例验证了所得方法的有效性.     

多时变状态和控制时滞系统的绝对稳定性

研究了具有多时变状态和控制时滞的Lurie控制系统基于线性矩阵不等式(LMI)的绝对稳定性条件.首先,构造了关于Lyapunov泛函中正定矩阵和积分项系数等自由参数的LMI,获得了系统时滞无关绝对稳定条件.进一步引入自由权矩阵来表示牛顿-莱布尼兹公式中各项的相互关系,得到了系统绝对稳定的时滞相关条件.最后,通过一个实例阐述了本文方法的有效性和相比已有结果的优越性.     

时变滞后Lurie型系统的改进稳定性准则

In this technical note, we present a new stability analysis procedure for ascertaining the delay-dependent stability of a class of Lurie systems with time-varying delay and sector-bounded nonlinearity using Lyapunov-Krasovskii (LK) functional approach. The proposed analysis, owing to the candidate LK functional and tighter bounding of its time-derivative, yields less conservative absolute and robust stability criteria for nominal and uncertain systems respectively. The effectiveness of the proposed criteria over some of the recently reported results is demonstrated using a numerical example.     

具有滞后型执行机构的Lurie控制系统的鲁棒绝对稳定性

本文对于具有滞后型执行机构的不确定性Lurie控制系统，构造了一个关于Lyapunov泛函中自由参数的LMI。通过这个LMI的解来构造Lyapunov泛函保证系统的鲁棒绝对稳定性。在此基础上，获得了保证系统绝对稳定的鲁棒扰动界的LMI，并给出了利用迭代法获得鲁棒扰动界的方法。最后给出一个实例说明本文方法的有效性。     

离散广义时滞系统的时滞依赖稳定性分析

讨论离散广义时滞系统的稳定性问题. 在不使用系统分解和等价转换的情况下, 利用线性矩阵不等式方法, 给出保证系统正则、因果和稳定的时滞依赖条件. 与已有的方法相比, 本文的方法更加充分地利用时滞的信息, 因此所得结果具有较小的保守性. 数值例子说明本文结果的有效性.