Extended-state-observer-based adaptive control for synchronisation of multi-agent systems with unknown nonlinearities

This paper studies the problem of synchronisation to a desired trajectory for non-linear multi-agent systems. By introducing extended state observer approach, decentralised adaptive controllers are designed for distributed systems which have non-identical unknown non-linear dynamics. The non-identical unknown non-linear dynamics allows for a tracked command dynamics which is also non-linear and unknown. State variables of agents can be obtained only in the case where leader agent and the network communication topology for multi-agent systems is strongly connected digraph network structures. A Lyapunov-function-based approach is given to show that the tracking error is ultimately bounded. Some simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the developed techniques in this paper.     

基于模型信息的电静液作动器降阶线性自抗扰控制

针对电静液作动器(electro-hydrostatic actuators, EHA)系统存在内外部扰动、参数不确定性和变控制增益等问题,提出一种基于模型信息的降阶线性自抗扰位置控制方法.首先,基于系统模型信息选取控制增益.其次,通过降阶线性扩张观测器对系统总扰动进行估计,并在控制器中加入扰动项进行补偿.利用奇异摄动理论证明所提控制器可使闭环系统是半全局最终一致有界的,并且当观测器带宽足够大时,所提出的控制器理论上可以使系统输出以所需精度跟踪期望轨迹.仿真结果表明,所提控制方法响应速度较快,控制精度较高,对外部扰动和参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

液压位置伺服系统滑模自抗扰控制器设计

主要研究了驱动连铸结晶器的液压伺服系统的精确位置跟踪控制问题。由于液压伺服系统的某些内部参数是时变且不可测的,同时外部负载力也随时间变化使得系统动态模型不精确,从而影响了系统的控制效果。针对这一问题,提出了一种基于滑模控制的自抗干扰控制器的设计方法,利用扩张状态观测器把系统内部参数和外部负载力的不确定性观测出来,从而有效地抵消了系统的不确定性。根据工程实际中的参数进行仿真研究,其结果表明这种控制方法具有很好的全局鲁棒性,并且提高了位置跟踪的精度。     

柴油机油量执行器的干扰估计滑模控制方法

油量执行器是电控分配泵的核心部件之一,其直接控制着柴油发动机的燃油喷射量.模型非线性与外部扰动是油量执行器系统中不可避免的影响因素,前期的许多研究忽略了这些非线性,使得闭环系统性能并不理想.本文考虑了旋转电磁铁和复位弹簧等非线性特性的建模,得到了油量执行器系统的数学模型.进而,在基于模型对系统非线性进行抵消之后引入扩张状态观测器对系统外部干扰和不确定性进行估计,设计了基于扩张状态观测器的滑模控制律.该控制律在保证鲁棒性的同时,可以使得切换增益幅值更小,有利于减小滑模控制的抖振问题.最后,通过MATLAB/Simulink仿真和dSPACE平台实验验证了所提方法的可行性和有效性.     

电静液作动器的设计与仿真

针对飞机作动系统的发展状况,设计了一种一体化电静液作动器(EHA)。在分析EHA的工作原理和设计特点的基础上,对电机、泵和作动缸的选用及系统性能的设计进行了优化。分析了EHA各个模块的数学模型,并在Matlab/Simuink环境下对各个部件的模型进行了仿真和结果分析,讨论了结构参数对整个系统性能的影响,设计了合理有效的控制算法,建立了整个系统的数学模型,给出了系统在不同输入信号下的仿真结果。结果表明,设计的EHA系统模型合理,满足性能指标。     

迭代扩张状态观测器及其在迭代学习控制中的应用

针对一类迭代学习控制(ILC)系统的不确定项,根据时域中扩张状态观测器的思想,提出迭代域中线性迭代扩张状态观测器(LIESO),该线性迭代扩张状态观测器可以利用迭代过程的跟踪误差给出迭代学习控制系统的不确定项的显式估计。给出了基于该估计的迭代学习控制算法,并应用类Lyapunov方法证明其收敛性。仿真结果表明,所提出的迭代学习控制算法是有效的,应用迭代扩张状态观测器可以大幅度提高迭代学习效率。     

A GESO based MPC approach to contour error control of networked motion control system

This paper presents a generalised extended state observer (GESO) based model predictive control (MPC) approach to contour error control for networked multi-axis motion system (NMAMS) with network-induced delays. First, the uncertainties induced by the network-induced delays are modelled as an additive bounded disturbance, and a novel model predictive controller based on the GESO is designed for the uniaxial trajectory tracking control system. The GESO is used to estimate the system state and the disturbance simultaneously, and the effects of the uncertainties induced by the delays are eliminated by the proposed GESO based controller. Then the contour error estimation method is adopted, and a PID controller is designed to compensate the contour error. Finally, experiments are carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于广义扩张状态观测器的遥操作系统同步控制

针对机械臂遥操作系统中存在的时变时延问题,提出了基于广义扩张状态观测器的控制方法,实现了遥操作系统稳定并且主从机械臂关节角位置同步的控制目标。首先通过反馈线性化,将遥操作系统的主从机械臂动力学模型转化为一个关于位置跟踪误差和时延的状态空间模型。针对该多输入多输出的干扰不匹配模型,设计了广义扩张状态观测器和相应的控制律,从而消除了时变时延以及其它扰动引起的不确定性对系统的影响,并对系统进行稳定性和抗扰性分析。最后,通过仿真验证了所设计的控制方法的有效性。     

基于滑动窗实时小波降噪的扩张状态观测器及自抗扰控制EI北大核心CSCD

自抗扰控制技术应用已日渐成熟,但当系统中存在高频非平稳噪声信号时,线性自抗扰控制(LADRC)存在难以选取合适的观测器带宽的问题:当带宽较小时,线性扩张状态观测器(LESO)难以实现对总扰动的实时观测,会造成时滞;当带宽较大时,LESO又会放大噪声对系统的影响,从而造成总扰动观测失真.为了解决这一问题,将小波降噪环节加入LADRC中,通过设计基于滑动窗实时小波降噪的LESO,对含噪输出信号进行实时降噪.使用Simulink搭建系统模型,分别在输出信号中加入高斯白噪声或谐波等不同类型的高频非平稳噪声进行仿真实验,并将所提方法与滑动平均法进行对比,结果验证了所提方法的有效性.     

基于滑动窗实时小波降噪的扩张状态观测器及自抗扰控制

自抗扰控制技术应用已日渐成熟, 但当系统中存在高频非平稳噪声信号时, 线性自抗扰控制(LADRC) 存在难以选取合适的观测器带宽的问题: 当带宽较小时, 线性扩张状态观测器(LESO)难以实现对总扰动的实时观测, 会造成时滞; 当带宽较大时, LESO又会放大噪声对系统的影响, 从而造成总扰动观测失真. 为了解决这一问题, 将小波降噪环节加入LADRC中, 通过设计基于滑动窗实时小波降噪的LESO, 对含噪输出信号进行实时降噪. 使用Simulink搭建系统模型, 分别在输出信号中加入高斯白噪声或谐波等不同类型的高频非平稳噪声进行仿真实验, 并将所提方法与滑动平均法进行对比, 结果验证了所提方法的有效性.     

一类不确定对象的扩张状态观测器

利用观测器形式的跟踪一微分器,对形如ｘ＾（ｎ）＝ｆ（ｘ,ｘ,．．．Ｘ＾（ｎ－１）,ｔ）＋Ｗ（ｔ）的不确定系统给出了“扩张状态观测器”。只要适当选取观测器中的非线性函数和相应参数,它能很好地跟踪一批不确定对象的扩张状态。     

基于神经网络的非线性扩张状态观测器

自抗扰控制方法是一种新型的非线性设计方法,在自抗扰控制器中主要存在着确定待定参数的问题;非线性扩张状态观测器是自抗扰控制器的核心,在研究非线性扩张观测器中的参数整定问题时,将神经网络的思想引入参数整定,提出了基于神经网络的非线性扩张状态观测器的设计方法,运用该方法可以对任意阶的非线性扩张状态观测器进行参数设计;大量仿真算例表明,设计出的观测器具有良好的鲁棒性,有一定工程应用参考价值.     

时延系统的自抗扰动态面控制

本文针对高阶时延系统同时存在系统不确定性和未知输入时延的情况,考虑控制器信号的复杂性问题,在动态面控制方法的基础上,引入自抗扰控制技术设计了自抗扰动态面控制器.利用反步法设计动态面控制信号,采用跟踪微分器对虚拟控制信号滤波,避免了由于对虚拟控制信号重复微分产生的\"复杂性爆炸\"问题;在控制信号的基础上叠加扰动补偿项,补偿项由扩张状态观测器实时在线估计产生,保证了控制信号的实时性,同时简化了控制器结构以便于实际应用.在闭环系统稳定性判别中运用李雅普诺夫理论做出详细分析.最后,数值仿真结果验证了所提出方法的有效性.