一类超混沌系统的参数辨识和混沌反同步

设计一种参数观测器,对一类不确定超系统中的未知参数进行识别,接着对该系统的混沌反同步进行研究,以李雅普诺夫稳定性理论为基础,设计合适的非线性控制器,仿真结果表明,在参数观测器和控制器的共同作用下,参数未知超混沌系统实现混沌反同步,从而证明该观测器和控制器的有效性。     

不确定混沌系统自适应改进投影同步与参数估计

研究一类新混沌系统与Genesio-Tesi混沌系统的改进投影同步,并对新混沌系统未知参数进行估计。依据主动控制原理,设计了非线性控制器和参数自适应更新律,用Lyapunov稳定性理论证明了误差系统原点的渐进稳定性。数值仿真结果验证了设计的非线性控制器和参数自适应更新律的有效性及其在有界噪声干扰下的鲁棒性。     

一个新的超大范围混沌系统及其自适应滑模控制

提出了一个超大范围的混沌系统,其中参数b的取值为[0,10~7]。理论分析了系统的动力学特性,考察了系统的Lyapunov指数谱、分岔图以及Poincare映射。设计了系统的硬件电路,并用Multisim软件进行了电路仿真,构建了一个系统在未知参数条件下全局稳定的自适应控制器和一个对给定信号追踪与未知参数辨识的自适应滑模控制器。仿真结果表明所设计控制器是有效的。     

一类受噪声扰动混沌系统的自适应同步

研究一类受噪声干扰混沌系统的自适应同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制理论,通过构造合适的非线性控制器和参数自适应控制律,实现受噪声干扰混沌系统的同步,且成功地辨识混沌系统的所有未知参数,理论分析和数值仿真进一步证明控制器和自适控制律的有效性。     

一类含间隙碰撞振动系统混沌运动的RBF神经网络控制

应用基于RBF神经网络的智能优化控制方法研究一类含间隙碰撞振动系统混沌运动的控制。基于RBF神经网络设计混沌控制器,利用混沌控制器输出小扰动施加于系统的可控参数,将混沌运动控制为预期的规则运动,同时将自适应混合引力搜索算法与RBF神经网络相结合,利用自适应混合引力搜索算法收敛速度快和全局寻优能力强的优势,优化混沌控制器的参数,避免了控制器参数选择的盲目性和主观性,提高了控制器的性能。该方法不需要被控系统的精确数学模型,适用于系统模型未知而仅获得实验数据的情况。     

基于自适应控制策略下的Rossler和Chen混沌系统的同步

讨论了2个著名的混沌系统的混沌同步控制问题．在响应系统与驱动系统具有相同的结构，但未知驱动系统参数的情况下，设计出了有效的自适应控制器，实现了系统间的全局状态同步．仿真结果验证了该控制器的有效性．     

一类非光滑系统的无模型自适应混沌控制

以一类单自由度非光滑系统为研究对象。分析了系统n-1周期运动经周期倍化分岔通向混沌运动的动力学行为。研究了系统混沌运动的控制问题,提出了一种无模型自适应参数反馈混沌控制方法。该混沌控制方法基于无模型自适应控制方法的思想设计混沌控制器:仅利用被控系统的输入/输出数据在线估计伪偏导数以建立系统的非参数时变动态线性化模型,进而基于该非参数时变动态线性化模型进行混沌控制器设计。当系统进入混沌运动状态后,利用混沌控制器输出微幅调整量施加于系统的可控参数,对混沌系统进行参数反馈控制,将系统的混沌运动控制为期望的周期运动。该混沌控制方法不依赖被控系统的数学模型,可适用于系统模型未知而仅获得系统输入/输出数据的情况,且具有控制器设计简单、计算量小等优点。数学证明了控制系统的稳定性和收敛性,仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性。     

一类非线性系统自适应观测器的设计

研究了一类有未知参数的非线性系统观测器的设计问题.在先前的研究中,与未知参数有无的项只同输入输出有关,或者系统的相对阶为一.现对相对阶为二的二维系统提出了一种观测器的设计方法,允许和未知参数相关的项与所有状态有关;同时对高维情况也作了初步考虑,并举例说明了本方法的有用性.     

新非光滑离散混沌系统压缩与脉冲控制

通过理论分析和数值试验,研究了由连续帐篷微分方程离散化所得新非光滑离散混沌系统在参数小于1时的动力学性质,设计了压缩反馈控制和非线性脉冲反馈控制两种混沌控制方案.结果表明:该系统在参数小于2时具有不同于倍周期分岔机制的混沌突发现象.设计的控制器能把该系统由混沌态稳定到1,2,4,5,6,8,10,12等周期态.控制器的可行性、有效性及鲁棒性通过数值试验得到证实.     

基于滑模观测器的环形倒立摆控制系统的设计与实现

针对多变量、非线性、强耦合的环形倒立摆系统,提出了一种滑模观测器的方案.该方案在采用Lagrange函数建立状态空间方程的基础上,利用能量控制策略实现自动起摆;采用最优控制理论中的极点配置法设计倒立摆系统的控制器;同时利用滑模变结构的等值原理设计观测器,实现对系统未知状态变量的观测.仿真结果表明:该方法能较好地实现对未知变量的跟踪.并通过对实际环形倒立摆系统的实时控制,验证了该方案的有效性,证明了所提方法具有良好的跟踪性能.     

一个具有多翼吸引子的四维多稳态超混沌系统

构造了一个只有一个平衡点的四维超混沌系统,此系统表现出丰富的多稳态特性,亦具有多翼吸引子。数值分析了系统的动力学特性,仿真了系统的模拟电路和数字电路,探讨了系统的动态复杂度,测试了系统超混沌序列的随机性。分析结果表明,在多组参数值下,系统均存在不同类型的吸引子共存,譬如:两个周期吸引共存,周期与拟周期吸引子共存,双翼混沌与超混沌吸引子共存,两个双翼混沌吸引子共存,双翼与四翼混沌吸引子共存,两个双翼超混沌吸引子共存,两个双翼拟周期吸引子共存,两个双翼超混沌、四翼混沌、四翼超混沌等四个吸引子共存。系统的数字电路和模拟电路的仿真结果均与数值分析结果一致,表明了系统的可实现性。另外,在混沌和超混沌状态下系统复杂度高,且超混沌序列通过了SP800-22 Revla的15项随机测试。     

Hybrid controller with recurrent neural network for magnetic levitation system

We propose a hybrid controller using a recurrent neural network (RNN) to control a levitated object in a magnetic levitation system. We describe a nonlinear dynamic model of the system and propose a computed force controller, based on feedback linearization, to control the position of the levitated object. To relax the requirement of the lumped uncertainty in the design of the computed force controller, an RNN functions as an uncertainty observer to adapt the lumped uncertainty on line. The computed force controller, the RNN uncertainty observer, and a compensated controller are embodied in a hybrid controller, which is based on Lyapunov stability. The computed force controller, with the RNN uncertainty observer, is the main tracking controller, and the compensated controller compensates the minimum approximation error of the RNN uncertainty observer. To ensure the convergence of the RNN, the adaptation law of the RNN is modified by using a projection algorithm. Experimental results illustrate the validity of the proposed control design for the magnetic levitation system.     

扫描镜伺服系统控制器设计和参数优化

介绍了一种扫描镜伺服系统的结构组成及其工作原理,分析了系统中的耦合特性,设计了啊控制器。首先采用硬件方法对力中进行解耦,推导出俯仰、方位系统的简化模型,然后应用扩张状态观测器估计每个方向上的角速度和系统的实时扰动并加以补偿,非线性控制方法的采用提高了系统性能。针对控制器存在较多可调参数的特点,将传统的遗传算法进行改进后,应用于控制器参数的优化,仿真结果表明,对于扫描镜伺服系统,所给的设计方法是可行     

叶片精密抛光伺服系统的干扰观测补偿控制

叶片型面尺寸精度及表面质量的提高对数控抛光伺服系统性能提出了更高的要求.针对非线性摩擦和被控对象参数摄动对数控抛光伺服系统定位精度和跟踪精度的影响,提出了一种基于干扰观测器的粒子群优化模糊PID(PFPID)控制方法.该方法通过构造干扰观测器来预测伺服系统中的非线性摩擦和参数摄动等各种干扰,并在控制中引入等效的补偿来抑制干扰,同时利用粒子群优化算法对模糊控制器的量化因子和比例因子进行在线调整,进而利用模糊控制器对PID控制参数进行自适应整定.仿真分析和实验结果表明,基于干扰观测器的PFPID控制器具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,其能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性,降低表面粗糙度,减小残余应力并提高抛光效率.     

具有扰动观测器的汽车主动悬架滑模控制

基于双横臂悬架的1/4汽车模型,以降低簧载质量振动为目的,提出了具有扰动观测器的滑模控制方法。由1/4汽车模型中簧载质量的受力平衡条件,得到了1/4汽车模型的二阶线性控制系统。在路面激励位移未知时,为了估计二阶线性控制系统输入的扰动力(控制臂的作用力、悬架弹簧力、减振器阻尼力和外界干扰力的总和),给出了基于滑模控制的扰动观测器设计方法。根据扰动观测器的估计值,计算了具有扰动观测器的滑模控制的1/4汽车模型的控制力。当路面激励为阶跃位移时,计算分析了采用无控制、PID控制和滑模控制时1/4汽车模型的簧载质量加速度,结果表明:具有扰动观测器的滑模控制器可以获得更好的控制效果。通过分析不同控制参数和外界干扰力对滑模控制器效果的影响,证明了基于1/4汽车模型的具有扰动观测器的悬架滑模控制设计的有效性。     

永磁同步电机抗干扰复合滑模控制器的设计

目的 在灌装、封口等包装作业过程中,提高永磁同步电机的快速响应和抗干扰能力,同时减少控制系统的抖振现象。方法 提出一种复合滑模控制策略,设计一种能适应滑模面和系统状态变化的分段速率滑模趋近律,将其与新型积分滑模面结合,设计一种带速度环的滑模控制器。同时,设计一个干扰观测器,用于估计闭环系统的扰动,并将估计后的扰动实时补偿到控制器的输出电流中,构建复合控制器。结果 仿真结果表明,设计的控制器能够显著提高收敛速度,并有效减少了控制系统的抖振,从而提高了动态质量。此外,干扰观测器与控制器结合的复合控制器可以提高系统的抗干扰能力,从而进一步提高了控制性能。结论 文中提出的复合滑模控制策略可以有效提高永磁同步电机调速系统的动态性能,减少控制系统的抖振,为实现高效、稳定的控制提供了有效的解决方案。     

基于LMI的旋转起重机鲁棒控制器设计

悬绳和荷载组成的振动系统的固有频率变化会对控制系统的稳定性和控制性能产生影响,因此针对此问题提出一种低复杂度的鲁棒控制器设计方法。首先,采用干扰观测器导出起重机的线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量以及旋转速度等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该线性模型设计一个含有积分器的状态反馈控制器,其增益通过线性矩阵不等式(LMI)优化算法求出,并且该控制器对于绳长变化具有鲁棒性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现在无测量绳长的传感器系统的情况下容易地操作起重机,从而大大地简化其结构和降低其安装成本。     

Real-coded genetic algorithm and fuzzy logic approach for real-time tuning of proportional-integral?derivative controller in automatic voltage regulator system

Optimal tuning of proportional?integral?derivative (PID) controller parameters is necessary for the satisfactory operation of automatic voltage regulator (AVR) system. This study presents a combined genetic algorithm (GA) and fuzzy logic approach to determine the optimal PID controller parameters in AVR system. The problem of obtaining the optimal PID controller parameters is formulated as an optimisation problem and a real-coded genetic algorithm (RGA) is applied to solve the optimisation problem. In the proposed RGA, the optimisation variables are represented as floating point numbers in the genetic population. Further, for effective genetic operation, the crossover and mutation operators which can deal directly with the floating point numbers are used. The proposed approach has resulted in PID controller with good transient response. The optimal PID gains obtained by the proposed GA for various operating conditions are used to develop the rule base of the Sugeno fuzzy system. The developed fuzzy system can give the PID parameters on-line for different operating conditions. The suitability of the proposed approach for PID controller tuning has been demonstrated through computer simulations in an AVR system.     

Hybrid force/position control scheme for flexible joint robot with friction between and the end-effector and the environment

In this paper a novel adaptive-sliding mode control design is developed for trajectory tracking of a class of flexible robots. This control design uses a force/position controller for robots with flexible joints where the friction between the end effector and the environment is taken into account. For systematic reasons the controller is designed considering the rigid links subsystem and the flexible joints. The proposed control system, satisfies the stability of the two subsystems and cope with the uncertainty of the robot dynamics. The feedback for the flexible subsystem is based on the joint torque signal and estimation of the torque derivative which is provided by a nonlinear sliding observer. For the stability of the observer, it is assumed that the uncertainty of the observed system is bounded. A MRAC algorithm is used for the estimation of the friction forces at the contact point between the end effector and environment. Finally simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the proposed controller.