一类非线性系统鲁棒自适应控制器

反步设计法是针对不确定非线性系统的进行鲁棒自适应控制器设计的主要方法之一,它主要是靠递推来完成,方法简单,但存在过参数化问题。在反步设计法的基础上,通过引入调节函数,选取合适的虚拟控制律,设计一种鲁棒自适应控制器。然后,利用Lyapunov稳定性理论证明了该设计不仅能够克服过参数化的问题,而且能够保证所设计的系统具有鲁棒自适应稳定性。仿真实例证明了该方法的有效性。     

直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器的优化设计

对永磁直线电动机伺服系统提出了非线性自适应鲁棒控制器的优化设计方法.在系统非线性数学模型的基础上,建立了误差系统的动态模型.将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器的设计问题,通过构造存储函数得到自适应鲁棒控制器的定理,以及电阻和电感的辨识算法.证明了定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统渐近稳定,并用遗传算法对控制器的参数进行优化.仿真结果验证了该方法是有效的.     

干扰下的无人直升机自适应反步法鲁棒跟踪控制

针对无人直升机干扰下的鲁棒轨迹跟踪问题,设计了一种自适应反步控制方法.鉴于作用在直升机上的干扰是产生跟踪误差的主要原因,该方法的主要思想是寻求一种方法来补偿这种干扰.首先,将未建模动态如外部阵风干扰、配平误差、机身、垂尾、平尾以及其他可忽略的动态产生的力和力矩看成一种组合干扰,从而建立了一个方便反步法控制器设计的简化模型.当设计好反步法控制器后,设计了一个非线性自适应律来估计这种组合干扰,并通过将干扰估计值整合到反步控制器中,使得闭环跟踪系统的鲁棒稳定性得到了保证,即基于李雅普诺夫稳定性理论证明了所设的控制器对于干扰主动阻隔,特别是低频干扰的主动阻隔是有效的.最后,两个仿真研究验证了该方法是优于常规反步法和积分反步法的.     

移动机械手鲁棒自适应模糊控制

基于旋量理论建立了非完整移动机械手系统的动力学模型,通过反步控制技术,应用非线性参数化模糊逻辑系统设计了移动机械手的鲁棒自适应模糊控制器.该控制器放松了移动机械手控制器设计中斜对称性的要求,对移动机械手系统中存在的参数或外界扰动等不确定性具有较强的鲁棒性和自适应能力.理论证明和仿真结果表明,所设计的控制器是有效的.     

一类带时滞状态扰动系统的自适应鲁棒镇定

针对一类带时滞状态扰动的系统,讨论了系统的鲁棒自适应镇定问题.当扰动有界且界未知时,运用自适应控制方法,设计出一类自适应控制器.采用Lyapunov＿Karasovskii函数方法,证明了文中所提出的控制器可鲁棒镇定该系统.     

永磁同步电机伺服系统高精度自适应鲁棒控制

针对具有参数和负载转矩不确定性以及其它不确定项的永磁同步电机(PMSM)伺服系统,利用非线性反步法设计了自适应鲁棒控制器.在系统模型中考虑了包含建模误差和外界干扰的其它不确定项,引入了鲁棒反馈控制,可以有效减小各种不确定性对系统性能的影响,实现了PMSM伺服系统高精度的位置跟踪.理论分析证明了位置跟踪误差按指数收敛.通过仿真验证了该方法比传统的自适应反步控制具有更好的鲁棒性和控制精度.     

四旋翼无人机鲁棒自适应姿态控制

 四旋翼无人机的姿态控制是自主飞行控制的核心,针对四旋翼姿态易受外界环境干扰和内部参数摄动等不确定性影响的问题,设计了一种鲁棒自适应反步控制器,以提高四旋翼的鲁棒性。建立了四旋翼完整的姿态运动模型,并将其转化为含有广义不确定性的多输入多输出非线性系统。根据该系统满足严格反馈的结构特点,设计了反步控制器; 针对系统中存在的外部干扰和内部参数摄动等不确定性,引入了一类鲁棒自适应函数来抵消该不确定性对系统的影响; 采用非线性跟踪微分器估计虚拟控制量的微分信号,减小了反步控制器设计中普遍存在的“计算膨胀”问题; 通过构造Lyapunov 函数证明闭环系统是稳定且指数收敛的。仿真结果表明,所设计控制器具有良好的控制效果和鲁棒性。     

具有非线性不确定性的高超声速飞行器的 分布式鲁棒反步跟踪控制

本文针对具有外部干扰,参数摄动和非连续未知非线性气动影响的一般高超声速飞行器纵向动力学问题,设计了分布式鲁棒反步跟踪控制器.为了处理复杂的系统,将标准反步控制和信号补偿方法结合起来构成一个"简单"的鲁棒控制器.该方法不仅可以保证闭环系统半全局鲁棒跟踪性能,也可保证系统跟踪误差以期望的收敛速度收敛到期望的误差范围内.最后,带有非线性不确定性,外部干扰和参数扰动的仿真系统说明了该方法的有效性.     

具有非线性不确定性的高超声速飞行器的分布式鲁棒反步跟踪控制（英文）

本文针对具有外部干扰,参数摄动和非连续未知非线性气动影响的一般高超声速飞行器纵向动力学问题,设计了分布式鲁棒反步跟踪控制器.为了处理复杂的系统,将标准反步控制和信号补偿方法结合起来构成一个"简单"的鲁棒控制器.该方法不仅可以保证闭环系统半全局鲁棒跟踪性能,也可保证系统跟踪误差以期望的收敛速度收敛到期望的误差范围内.最后,带有非线性不确定性,外部干扰和参数扰动的仿真系统说明了该方法的有效性.     

多电机驱动系统的保性能鲁棒Funnel控制

本文针对含参数不确定性的多电机驱动系统,提出一种基于最优保性能鲁棒的Funnel控制方法实现系统的规定跟踪性能.该控制方法通过构造Funnel函数对误差系统进行变换,并设计自适应反步控制器保证变换后系统的稳定性即可使跟踪误差的瞬态和稳态响应均被限制在给定的Funnel边界内.然而由于系统中存在的参数不确定性会影响系统的规定控制性能,本文在Funnel控制基础上又设计了最优保性能鲁棒控制器.它是通过将参数不确定性系统的保性能鲁棒控制问题转化为标称系统的最优控制问题,并求解新的黎卡提方程而得到的.因此所设计的控制器不但消除了参数不确定性对系统的影响并且能够使系统的性能指标达到一确定的上界.最后,对四电机驱动系统进行了仿真和实验验证,说明所提出控制方法的有效性.     

Adaptive robust simultaneous stabilization of multiple n-degree-of-freedom robot systems

In this paper, the adaptive robust simultaneous stabilization problem of uncertain multiple n-degree-of-freedom (n-DOF) robot systems is studied using the Hamiltonian function method, and the corresponding adaptive L2 controller is designed. First, we investigate the adaptive simultaneous stabilization problem of uncertain multiple n-DOF robot systems without external disturbance. Namely, the single uncertain n-DOF robot system is transformed into an equivalent Hamiltonian form using the unified partial derivative operator (UP-DO) and potential energy shaping method, and then a high dimensional Hamiltonian system for multiple uncertain robot systems is obtained by applying augmented dimension technology, and a single output feedback controller is designed to ensure the simultaneous stabilization for the higher dimensional Hamiltonian system. On this basis, we further study the adaptive robust simultaneous stabilization control problem for the uncertain multiple n-DOF robot systems with external disturbances, and design an adaptive robust simultaneous stabilization controller. Finally, the simulation results show that the adaptive robust simultaneous stabilization controller designed in this paper is very effective in stabilizing multi-robot systems at the same time.     

一类非线性离散系统模糊控制器的分析和设计

针对一类非线性离散不确定系统,在系统状态不可测的情况下,以T-S模型描述不同状态空间的局部动态区域,并通过中心平均反模糊化、乘积推理、单点模糊化方法得到全局模糊系统模型.基于李亚普诺夫理论和线性矩阵不等式,设计了一种基于观测器的鲁棒控制器,并对离散状态下的此类系统进行了稳定分析.最后通过M ATLAB仿真,证明了该方法的有效性.     

控制方向未知的高次非线性系统的鲁棒自适应控制

研究了一类具有不可控不稳定线性化的非线性系统的自适应控制问题.该类系统的控制方向未知且含有不确定时变非线性参数.应用Nussbaum-type增益技术和adding a power integrator递推设计方法,设计了一种鲁棒自适应状态反馈控制器.所设计的控制器能够保证闭环系统的所有信号全局一致有界,且系统的状态渐近趋于零.除了假设未知参数及不确定性有界外,所设计的控制策略不需要控制系数的任何先验知识.仿真例子验证了算法的有效性.     

Adaptive fuzzy dynamic surface control for uncertain nonlinear systems

In this paper, a robust adaptive fuzzy dynamic surface control for a class of uncertain nonlinear systems is proposed. A novel adaptive fuzzy dynamic surface model is built to approximate the uncertain nonlinear functions by only one fuzzy logic system. The approximation capability of this model is proved and the model is implemented to solve the problem that too many approximators are used in the controller design of uncertain nonlinear systems. The shortage of ＂explosion of complexity＂ in backstepping design procedure is overcome by using the proposed dynamic surface control method. It is proved by constructing appropriate Lyapunov candidates that all signals of closed-loop systems are semi-globally uniformly ultimate bounded. Also, this novel controller stabilizes the states of uncertain nonlinear systems faster than the adaptive sliding mode controller （SMC）. Two simulation examples are provided to illustrate the effectiveness of the control approach proposed in this paper.     

一类非线性不确定动态系统的鲁棒稳定控制器设计及Benchmark问题求解

本文研究一类非线性不稳定动态系统的基于状态反馈的鲁棒稳定控制设计问题，提出了一种基于状态反馈的非线性控制律，该控制器使得闭环系统鲁棒稳定，对于Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ问题验证了所提控制律的正确性和有效性。     

基于Backstepping 的非仿射非线性系统鲁棒控制

针对一类不确定非仿射非线性系统的跟踪控制问题, 提出一种鲁棒Backstepping 控制策略. 首先, 为利用仿 射非线性方法设计控制器, 给出一种适用于全局的非仿射非线性近似方法; 然后, 设计快速收敛非线性微分器以估计复合干扰和获取虚拟信号的微分, 进而给出不确定非仿射非线性系统的复合控制器, 其中鲁棒项和阻尼项分别用于减少逼近误差和近似方法中动态误差对系统跟踪的影响; 最后, 通过仿真实验验证了所提出方法的有效性.     

一类非线性不确定动态系统的鲁棒稳定控制器设计及Benchmark问题求解

本文研究一类非线性不确定动态系统的基于状态反馈的鲁棒稳定控制器设计问题，提出了一种基于状态反馈的非线性控制律，该控制器使得闭环系统鲁棒稳定．对于Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ问题验证了所提控制律的正确性和有效性．     

Intelligent robust control for uncertain nonlinear time-varying systems and its application to robotic systems.

This paper addresses the problem of designing adaptive fuzzy-based (or neural network-based) robust controls for a large class of uncertain nonlinear time-varying systems. This class of systems can be perturbed by plant uncertainties, unmodeled perturbations, and external disturbances. Nonlinear H(infinity) control technique incorporated with adaptive control technique and VSC technique is employed to construct the intelligent robust stabilization controller such that an H(infinity) control is achieved. The problem of the robust tracking control design for uncertain robotic systems is employed to demonstrate the effectiveness of the developed robust stabilization control scheme. Therefore, an intelligent robust tracking controller for uncertain robotic systems in the presence of high-degree uncertainties can easily be implemented. Its solution requires only to solve a linear algebraic matrix inequality and a satisfactorily transient and asymptotical tracking performance is guaranteed. A simulation example is made to confirm the performance of the developed control algorithms.     

不确定非线性系统自适应镇定的充要条件

研究了一类相当广泛的包含未知参数的非线性控制系统的自适应鲁棒控制问题,这类系统的标称系统包含一些非最小相位非线性系统和一些不存在相对阶的非线性系统．其未知定常参数是线性的．在一定假设条件下,对该类系统给出了存在自适应控制器的充要条件,并采用backstepping方法给出了控制器的设计步骤．所得主要结论没有用到增长性假设、最小相位假设和相对阶的假设．同时,还给出了不存在相对阶及非最小相位的非线性系统的例子,对于后者给出了控制器的设计过程．     

Robust Control System Design for an Uncertain Nonlinear System Using Minimax LQG Design Method

A systematic approach to design a nonlinear controller using minimax linear quadratic Gaussian regulator (LQG) control is proposed for a class of multi‐input multi‐output nonlinear uncertain systems. In this approach, a robust feedback linearization method and a notion of uncertain diffeomorphism are used to obtain an uncertain linearized model for the corresponding uncertain nonlinear system. A robust minimax LQG controller is then proposed for reference command tracking and stabilization of the nonlinear system in the presence of uncertain parameters. The uncertainties are assumed to satisfy a certain integral quadratic constraint condition. In this method, conventional feedback linearization is used to cancel nominal nonlinear terms and the uncertain nonlinear terms are linearized in a robust way. To demonstrate the effectiveness of the proposed approach, a minimax LQG‐based robust controller is designed for a nonlinear uncertain model of an air‐breathing hypersonic flight vehicle (AHFV) with flexibility and input coupling. Here, the problem of constructing a guaranteed cost controller which minimizes a guaranteed cost bound has been considered and the tracking of velocity and altitude is achieved under inertial and aerodynamic uncertainties.