一般型最优有限预见控制及其在地形跟踪中的应用研究

提出一种新的预见控制方法——一般型最优有限预见控制方法,并将其应用于巡航导弹地形跟踪控制系统的设计.将参考信号和干扰信号考虑成更一般的形式,在其自相关函数值已知的条件下,得到了一般型有限预见伺服系统设计问题的最优解.通过仿真证实,采用该方法设计地形跟踪系统,可以明显地改善巡航导弹的地形跟踪性能.     

人机系统最优预见补偿跟踪控制研究

1　引　言预见控制理论是最优跟踪控制问题的新的出发点 ,其有效性在机器人、数字机床等路径控制中得到证实[1 ] .本文将预见控制应用到人机控制系统 .人具有“先前看”的能力 ,尤其是训练有素的驾驶员具有积极利用未来目标信号提高跟踪品质的预见操纵行为 .以驾驶员 -飞机目标跟踪控制系统为例 ,在人的最优控制模型( OCM)基础上 ,通过目标信息的预见显示 ,建立人的最优预见控制模型 ( OPCM) .应用数字最优预见控制理论 [2 ] ,对信号发生器产生的目标信号进行预见跟踪控制 .2　驾驶员最优预见控制模型 ( OPCM)2 .1　数字最优预见控制最…     

线性连续时滞系统最优预见重复控制

针对一类线性连续时滞系统,提出一种最优预见重复控制设计方法.首先,通过一种等价变换,将被控时滞系统转化为无时滞系统.然后,利用L阶差分算子提升技巧,获得包含状态变量导数和跟踪误差的增广连续系统.在此基础上,通过定义一种新的性能指标,将预见重复控制设计问题转化为连续非自治系统的线性二次调节问题.进一步,基于最优控制理论,得到包含状态反馈、误差积分、重复控制、时滞补偿和预见补偿的最优预见重复控制器.该控制器包含了已有文献的多种控制器形式.最后,通过一个数值仿真实例,说明所提方法的有效性.     

基于误差系统的信息融合最优预见跟踪控制

针对期望轨迹和干扰可预见的最优跟踪问题, 提出了一种基于误差系统的信息融合最优控制方法. 将线性伺服系统转化为误差系统; 利用信息融合估计方法, 通过融合期望轨迹、干扰输入、误差系统状态等信息, 获得误差系统协状态以及控制增量的最优估计. 构建了由积分项、状态反馈控制项和预见前馈补偿项组成的最优预见控制系统. 线性直流电机系统的控制仿真结果表明, 信息融合最优预见控制下的位置跟踪精度比传统最优预见控制下的要高.     

不确定离散时间系统的有限时间预见跟踪控制

研究一类不确定离散时间系统的有限时间鲁棒预见控制问题.与以往对误差信号和系统方程取差分不同,通过引入辅助变量,并用系统状态向量及输入向量与相应辅助变量之差代替通常的状态差分,避免对时变的系数矩阵取差分,使得扩大误差系统的构造成为可能.另外,所推导的扩大误差系统不再包含误差向量,这不仅能降低系统的阶数而且能推广适用对象....     

数字式最优预见控制的输入权重分析

研究了在数字最优预见控制中,输入权重对评价函数的影响。给出了两者的函数关系,最后进行了仿真验证。结果表明,输入权重对评价函数的影响很关键。从而为输入权重的选取提供了依据。     

非线性离散系统的信息融合最优预见控制

将信息融合思想引入非线性离散系统的预见控制,提出了信息融合最优预见控制,将对控制系统的所有性能要求和系统动力学转化为可融合信息;然后从信息融合估计的角度,使原问题转化为求控制量的"融合估计"问题.推导了基于卡尔曼滤波器的最优预见控制算法,讨论了预见步数的选取问题,并通过对机械手的转移控制仿真研究说明了信息融合最优预见控制算法的有效性.     

数字式预见控制的计算机算法研究

分析了计算机实现数字式预见控制的主要问题,给出了一种Riccati方程式的数字解法,提出了用计算机实现数字式预见控制的可行性和算法。研究表明这种算法的精度较高,易于计算机实现。     

一类线性离散广义系统最优预见控制器设计

提出一类广义线性离散系统的预见控制问题.首先,利用差分算子构造扩大误差系统,然后通过引入一些恒等式,把可预见的目标信号的差分也包含在扩大误差系统的状态向量中,把所考虑的广义系统的预见控制问题转化为一个形式上的普通广义系统的控制问题.由熟知的广义系统最优控制理论的结论,得到广义系统的带有预见作用的控制器.对扩大误差系统的R-能稳性和能检测性进行了详细讨论.     

一类跟踪系统的预见预测控制算法的研究

在数控加工、机器人焊切割等一类应用的轨迹跟踪问题中,未来目标轨迹信息对于提高跟踪精度具有十分重要的意义,本文提出的预见预测控制算法,充分利用未来信息,能够克服模型误差等干扰,仿真结论表明该方法能够大幅度提高系统的跟踪精度,说明了该方法的有效性和实用性。     

预见PWM控制在轧机调速系统中的应用

介绍了预见PWM控制在单传动轧机主传动调速系统中的应用,首先介绍了单传动轧机主传动调速系统的硬件结构,然后阐述了最优预见PWM控制原理及其工程应用;预见PWM控制新技术在轧机主传动调速系统中的成功应用解决了在采用PWM技术,载波频率较低的情况下波形失真较高的问题,消除了脉动转矩,提高了控制精度,延长了功率开关器件的使用寿命;实践证实了这一新技术的有效性.     

非线性离散系统的近似最优跟踪控制

研究非线性离散系统的最优跟踪控制问题. 通过在由最优控制问题所导致的非线性两点边值问题中引入灵敏度参数, 并对它进行Maclaurin级数展开, 将原最优跟踪控制问题转化为一族非齐次线性两点边值问题. 得到的最优跟踪控制由解析的前馈反馈项和级数形式的补偿项组成. 解析的前馈反馈项可以由求解一个Riccati差分方程和一个矩阵差分方程得到. 级数补偿项可以由一个求解伴随向量的迭代算法近似求得. 以连续槽式反应器为例进行仿真验证了该方法的有效性．     

机械系统的快速有限时间跟踪控制及其在航天器交会中的应用

针对一类具有匹配干扰的二阶机械系统,本文研究了快速有限时间跟踪控制问题.结合有限时间反步法和非奇异快速终端滑模,本文提出了一种新的快速有限时间控制律,并给出了控制器参数所需满足的充分条件以保证系统的快速有限时间稳定性.进一步地,在一定情形下,所设计的快速有限时间控制律能够退化为经典的反步法、有限时间控制律和非奇异快速终端滑模控制律.最终,将所设计的控制律应用于航天器交会系统,数值仿真结果验证了所提方法的有效性.     

预见控制理论及应用研究进展

预见控制因其能够利用已知的未来目标信息或干扰信息来改善控制系统的性能, 在众多实际工程领域得到越来越多的应用, 正日益受到研究者的广泛关注.本文较全面概述了预见控制理论自20世纪60年代提出以后的发展状况, 重点概述线性最优预见控制、线性鲁棒预见控制、非线性预见控制等相关理论的研究进展, 并且总结预见控制在车辆主动悬挂系统、机电伺服系统、机器人、飞行器、电网发电系统等领域的应用现状.最后, 总结了预见控制的研究成果, 探讨了目前存在的主要问题并展望了未来发展方向.本文的综述旨在通过抛砖引玉, 促进预见控制理论及应用的全面发展.     

一类双线性系统的最优跟踪控制问题

针对一类具有二次型性能指标的双线性系统的最优跟踪控制问题,提出了一种通过逐次逼近法设计最优控制律的近似方法。首先将状态向量含有时滞的双线性系统的最优跟踪问题转化为最优调节问题;然后利用逐次逼近算法,将既含有时滞项又含有超前项的两点边值问题转化为不含时滞项和超前项的线性两点边值问题族,得到调节系统的最优控制律,并可以通过截取最优控制序列的有限项得到调节系统的前馈-反馈次优控制律。最后,将最优控制问题转化为最优跟踪问题。仿真结果表明,此方法达到了较好的跟踪效果。     

线性连续时间时滞系统的有限时间有界跟踪控制

研究一类线性连续时间时滞系统的有限时间有界跟踪控制问题.首先,采用预见控制理论中求导的方法构造带有时滞的误差系统,把误差信号的信息包含在误差系统的状态向量中,再将其作为误差系统的输出向量;其次,通过为误差系统设计一个有记忆的状态反馈控制器,把问题转化为研究带有时滞的误差系统的闭环系统输入-输出有限时间稳定问题;再次,借鉴输入-输出有限时间稳定的研究方法和线性矩阵不等式的方法, 通过构造Lyapunov-Krasovskii函数,给出由一组线性矩阵不等式表征的控制器增益矩阵的设计方法,由此得到原系统的一个有限时间有界跟踪控制器;最后,通过一个数值实例验证所设计的控制器的有效性和优越性.     

无人机航迹预见控制及其仿真研究

为了最大限度地发挥无人机的性能,机动快速地配合其它兵种作战,需要无人机在其有效使用范围内发挥其应有的潜力,在这方面飞行控制系统的性能起着决定性的作用。本文在对目前无人机航迹控制技术存在问题进行分析的基础上,利用数字预见控制的理论和方法设计控制算法作为航迹优化措施,优化无人机的飞行控制性能,提高其机动性和快速反应能力。仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于信息融合的离散系统最优预见重复控制

针对现有控制器中预见补偿器和重复控制器相对独立作用的最优跟踪问题,提出从信息融合的角度构造线性离散系统的最优预见重复控制器的设计方法.首先,在离散系统中引入L阶差分算子,将预见重复控制设计问题转化为调节稳定性问题;然后,使用协状态和信息量的概念获得控制软约束信息来描述最优融合的过程,得到控制增量信息和增广误差系统协状态的最优估计滤波;最后,将有关预见重复控制器控制律所有信息融合,得到由状态反馈、重复控制和预见补偿构成的最优预见重复控制器.数字仿真结果表明,与独立的最优预见重复控制器相比,基于信息融合的最优预见重复控制器在更少的周期内达到稳定,且在有限的步数下,更能有效利用系统的未来有效信息,从而大幅提高跟踪精度.     

基于观测器的受扰非线性系统近似最优跟踪控制

研究一类受扰非线性系统的最优输出跟踪控制问题.给出了有限时域最优输出跟踪控制律的近似设计算法.首先将求解受扰非线性系统最优跟踪控制问题转换为求解状态向量与伴随向量耦合的非线性两点边值问题,然后利用逐次逼近方法构造序列将其转化为求解两个解耦的线性微分方程序列问题.通过迭代求解伴随向量的序列,可得到由解析的线性前馈-反馈控制部分和伴随向量的极限形式的非线性补偿部分组成的最优输出跟踪控制律.利用参考输入降维观测器和扰动降维观测器,解决了前馈控制的物理可实现问题.最后仿真结果表明了该方法的有效性.     

参数不确定离散时间系统的有限时间输出反馈预见控制器设计

基于参数依赖的Lyapunov函数方法及LMI技巧,研究一类参数不确定离散时间系统的有限时间输出反馈预见控制问题.首先,采用预见控制理论中误差系统的方法,引入差分算子和离散提升技术,构造出包含未来目标值信号和干扰信号的信息的扩大误差系统,将有限时间预见控制问题转化为扩大误差系统的有限时间稳定性问题;然后,针对所推导出的...