基于高阶内模的非线性离散系统迭代学习控制

针对一类工作于重复条件下的一阶非正则离散时间非线性系统追踪迭代域非严格重复的参考轨迹问题,提出基于高阶内模(HOIM)的迭代学习控制方法.利用高阶内模,描述系统输出追踪参考轨迹的迭代域变化规律问题.在针对非线性系统的迭代学习控制律设计过程中,根据内模原理,将高阶内模与D型迭代学习控制律相结合,设计合适的学习增益.从理论上严格证明,在所提出的基于高阶内模的迭代学习控制律的作用下,系统跟踪误差的迭代域收敛性.对机械手离散时间模型的仿真结果表明了该迭代学习控制方法的有效性.     

控制增益符号未知的非线性系统执行器故障补偿

针对一类具有方向未知的不确定增益函数和未知执行器故障的不确定非线性系统,将Nussbaum函数增益与自适应输出反馈设计相结合,提出一种自适应鲁棒非线性容错控制方案。本方案无需精确获得执行器故障信息,并通过引入控制参数在线自适应调整技术,使得控制器对参数、干扰以及故障变化具有很强的鲁棒性,采用Nussbaum增益方法放松了对高频增益符号已知的假设,利用鲁棒项抵补偿自适应逼近误差和未知外界干扰的影响,通过李雅普诺夫方法从理论上严格证明了整个闭环系统信号的有界性和渐进的输出跟踪。仿真结果验证了该方法的有效性。     

期望轨迹可变的非线性时变系统迭代学习控制

针对一类存在扰动的未知非线性时变系统,提出了一种在不同次迭代运行过程中期望轨迹可变的迭代学习控制算法.该算法首先构造含未知参数项的系统逆控制,然后利用小波级数逼近逆系统的未知非线性参数,其最佳逼近系数与系统的期望轨迹无关,最后在迭代过程中通过学习的方法修正小波逼近系数,并采用变结构技术抑制系统干扰的影响,设计了在期望轨迹变化情况下的鲁棒迭代学习控制律.算法的收敛性分析表明,随着迭代次数的增加,逼近系数与最佳系数的差异减小.针对机械臂系统的仿真表明轨迹跟踪误差逐次减小并收敛,说明了算法的有效性.     

一类控制方向未知的非线性系统的输出调节

非线性系统高频增益的符号表示控制方向,在实际问题中难以精确测量.为了研究控制方向未知的一类具有非线性外部系统的不确定非线性系统全局鲁棒输出调节问题,通过设计一个内模系统将鲁棒输出调节问题转化为鲁棒稳定性问题,结合Nussbaum动态增益技术、自适应控制方法、鲁棒稳定性提出了一种动态输出反馈控制器.仿真结果验证了所提出控制器的有效性.     

未知相对度系统的一阶D型迭代学习控制

针对未知相对度系统,提出了一种一阶D型迭代学习控制律的设计方法。通过对具有未知相对度的被控系统串连和并联一个一阶子系统,可构造一个相对度为1的虚拟系统。该虚拟系统在一阶D型迭代学习控制律的作用下,能够完全跟踪期望轨迹。从而实现被控系统在一定误差范围内给定轨迹的渐近跟踪,D型迭代学习控制律的增益不依赖于被控系统的参数。仿真实例验证了方法的可行性与有效性。     

基于鲁棒观测器的肘关节鲁棒自适应控制

针对伺服阀控制的、双螺旋副传动的七功能机械手肘关节存在液压系统强非线性、易受外界环境温度和压力变化引起的参数不确定性、外界未知强干扰和仅有位置和油液压力状态反馈的控制特点,提出基于鲁棒观测器的输出反馈鲁棒自适应控制方法.该方法利用反演控制器设计方法对耦合的不确定系统参数和未知状态进行解耦,结合鲁棒观测器和鲁棒自适应控制器设计方法分别对未知状态和不确定参数进行观测和估计,使用李雅普诺夫稳定性理论保证了系统全局渐进稳定的控制性以及系统状态的有界性,解决了同时存在系统参数不确定性和部分未知状态相耦合的鲁棒控制问题.以国家高科技发展计划4 500m深海作业系统的七功能主从液压机械手肘关节作为研究对象,使用提出的控制方法进行在未知外界干扰下的对比研究.实验结果表明,闭环系统可以很好地跟踪参考轨迹,具有较强的鲁棒性,能够获得令人满意的稳态精度和动态性能;修正后的参数自适应律能够保证在外界未知干扰下估计参数的有界性.     

未知故障下的飞机自适应控制

飞机动力学模型因受损或者其他未知故障时,预先设计的飞机控制律可能会无法满足飞机的稳定飞行,从而需要设计自适应控制律以保证飞行安全.本文以非线性的NASA-GTM通用飞机模型为对象,运用基于回顾成本的自适应控制方法(RCAC)进行飞机未知故障情况下的平稳飞行控制,包括机体结冰与控制舵面卡死两种故障情况.根据飞机局部线性化模型得到系统马尔科夫参数来设计基于输出反馈的RCAC控制器.通过最优化回顾代价函数来更新RCAC控制器增益,从而调节飞机引擎与控制舵面的输出来补偿由未知故障带来的影响.仿真结果表明在未知故障情况下,RCAC能够很好地通过自适应调整控制器的增益来保证飞机的平稳飞行和控制指令跟踪.     

一类不确定非线性系统基于Backstepping的自适应跟踪控制

研究了一类非匹配不确定性非线性系统自适应跟踪问题,在假设系统模型不确定参数未知时,结合Backstepping的递推方法和鲁棒控制技术,经过多步递推设计了输出反馈控制器和参数自适应控制律.通过控制参数调节,对存在非匹配不确定性和未知干扰的非线性系统实现了输出跟踪.基于Lyapunov稳定性理论所设计的控制器不仅使系统的输出跟踪给定的期望输出,而且使得系统对于所允许的不确定系统状态全局一致有界.与经典反演设计相比,本方案允许非参数化不确定性,增强了控制系统的鲁棒性.最后的仿真算例验证所设计控制方法的有效性.     

工业机器人可变增益自适应迭代学习控制研究

为确保执行重复运动的工业机器人位置、速度的跟踪精度,提出一种可变增益自适应迭代学习控制算法。首先在PD反馈部分增加指数可变增益来加快算法收敛速度,然后在参数自适应部分设计广义误差函数来进一步减小轨迹跟踪误差,增强系统稳定性。通过Lyapunov函数对可变增益自适应迭代学习控制算法的收敛性进行了理论证明,最后利用仿真验证了该控制算法能有效减小机器人轨迹跟踪误差,并加快算法的收敛速度。     

一类随机非线性时变滞系统的输出反馈自适应控制

针对随机噪声具有未知协方差的一类随机非线性时变滞系统,研究了输出反馈自适应控制问题.利用反推设计技术,构造性的给出了一个基于观测器的控制器和仅与输出相关的自适应律,保证了闭环系统是概率意义下全局渐近稳定的,所设计的观测器和自适应控制器是不依赖于时滞的.仿真例子验证了该控制方案的有效性.     

基于Backstepping设计的非线性大系统模糊自适应输出反馈分散控制

针对一类高频增益符号未知,仅有输出可测的非线性大系统提出了一种模糊自适应Backstepping分散控制方法。在backstepping递推设计中,采用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数,利用Nussbaum增益方法解决未知高频增益符号未知问题。利用所提出的模糊自适应分散控制方法,可以使得闭环系统的信号是一致终结有界（UUB）。仿真实例进一步验证了所提方法的有效性。     

基于高增益观测器的SISO非线性系统模糊自适应输出反馈控制

针对一类状态不可测的SISO非线性不确定系统,提出一种新的模糊自适应Backstepping输出反馈控制,利用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数,设计模糊自适应高增益观测器对系统未知状态进行观测,利用模糊自适应Backstepping控制方法设计模糊自适应输出反馈控制器。通过理论分析证明了闭环系统是半全局一致最终有界的;观测误差和跟踪误差都分别收敛到零的一个小邻域内。     

一类随机非线性时变滞系统的输出反馈自适应控制

针对随机噪声具有未知协方差的一类随机非线性时变滞系统，研究了输出反馈自适应控制问题．利用反推设计技术，构造性的给出了一个基于观测器的控制器和仅与输出相关的自适应律，保证了闭环系统是概率意义下全局渐近稳定的．所设计的观测器和自适应控制器是不依赖于时滞的．仿真例子验证了该控制方案的有效性．     

电液比例系统鲁棒自适应动态表面控制

对基于语义网络的产品建模及配置方案的搜索方法进行集成研究,以提高产品配置设计的效率.在相关本体的基础上,建立了基于语义网络的产品模型结构,并据此解析用户所输入的查询语句.基于语义网络的产品模型提供一种定量与定性相结合的一致化的设计实例与需求的表达方式.进一步通过产品的语义网络模型可以获取设计需求的隐含条件,使得需求在设计方案的搜索匹配过程中被更充分地考虑.配置设计方案的搜索则首先利用基于语义网络的推理技术与本体语言RDFS构造待求配置设计问题的语义网络片断,然后通过语义搜索与匹配度计算排序从设计实例库中获取符合当前需求配置设计方案.同时,通过注塑机螺杆为实例的应用证明了基于语义网络的产品模型在支持配置选型设计方案搜索方面的有效性与实用性.相对于传统的产品模型而言,基于语义网络的产品模型更关注属性之间的内部联系,经实例验证基于语义网络的产品模型使得配置设计过程更符合用户的实际需求.     

一类二阶时变非线性系统的混合自适应重复学习控制

针对含有时变和时不变未知参数的二阶非线性系统，结合Backstepping方法．提出了一种新的自适应重复学习控制方法，可处理参数在一个未知紧集内周期性快时变的非线性系统．通过引入参数周期自适应律．设计出的自适应控制策略．使跟踪误差平方在一个周期上的积分范敷渐近收敛于零．通过构造Lyapunov函数．给出了闭环系统收敛的一个充分条件．     

一类一阶控制系数未知非线性系统有限时间镇定

为了解决电力系统区间震荡问题, 已经发展形成了多种控制策略.在许多国家一些大规模的电力系统中,为解决各种不同的电力系统的运行和规划问题,采用了越来越多的柔性交流输电系统装置(FACTS).设计目标之一是减少系统中存在的一些临界区间震荡.基于变结构控制技术,提出了FACTS控制器,用以缓解区间震荡问题,研究了串联和并联的FACTS装置,并给出实例加以研究用以说明所提出控制器的有效性.     

不确定时滞系统α-鲁棒输出反馈控制

为提高动态系统的性能，提出了一种基于线性矩阵不等式技术的鲁棒输出反馈控制器设计方法.该
方法针对一类具有范数有界不确定性的线性时变时滞系统，利用状态变换和Lyapunov稳定性定理，得到该
控制器存在的一个充分条件，继而用正交补空间方法和Schur补引理将该充分条件转化为易于实现的线性
矩阵不等式（LMI）形式，并给出控制器设计方法.结果表明，用该方法设计的输出反馈控制器使闭环系统
α一致渐近稳定且满足H∞性能指标，并且利用Matlab工具箱可以简洁快速地获取控制器各增益矩阵，该
设计方法的可行性和优越性通过一个仿真实例得到了充分的证实.     

具有未知死区的SISO非仿射非线性系统间接自适应模糊控制

为了解决含有未知死区输入特性的SISO非仿射非线性系统的跟踪控制问题,提出了基于模糊自适应方法的控制器设计方案,把未知死区分解为一个线性项和一个扰动类似项,当系统状态可测时,利用模糊逻辑系统设计间接自适应模糊控制器,并结合跟踪误差信息设计自适应律;系统状态不可测时,通过引入误差观测器估计的状态变量,设计了间接自适应模糊输出反馈控制器．理论论证过程说明两种控制器能使系统的跟踪误差最终收敛到零的某一邻域,且闭环系统所有信号均有界. 仿真实验结果表明利用所设计控制方案可以使系统完成跟踪控制任务．