全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制

针对全方向步行康复训练器应用时元器件发生不可预见的失效情况,提出了非线性鲁棒容错控制器的设计方法,研究了全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制问题.通过在控制器中增加补偿矩阵,无论执行电机是否发生故障,全方向步行康复训练器均能够跟踪理疗师制定的训练路线.构造了能量存储函数和适当的评价信号,基于γ耗散不等式推导得出了鲁棒控制器,使系统的跟踪误差在全局坐标系下达到渐近稳定,且满足非线性L2增益性能指标.仿真结果表明,新的设计方法具有一定的可行性和有效性.     

全方向康复步行训练机器人的跟踪控制

针对全方向康复步行训练机器人在跟踪运动过程中x轴、y轴和方向角各轨迹之间存在强耦合的问题,提出了速度跟踪控制器设计方法,从而使全方向康复步行训练机器人能同时实现各个方向理想的跟踪效果.在全方向康复步行训练机器人动力学模型和运动学模型的基础上,采用输入-输出线性化方法,通过模型解析推导出四轮转速与其驱动力间的解耦状态方程,设计速度跟踪控制器,实现速度的解耦控制.将速度控制器与非线性反馈控制律相结合,可以实现对运动轨迹的跟踪.仿真实验表明,本文方法具有一定的有效性,解决了传统跟踪过程中不能同时实现运动速度和运动轨迹跟踪的问题.     

具有控制约束的连续线性系统的渐近稳定性

利用Lyapunov稳定性理论讨论了具有控制约束的时滞线性系统和不确定线性系统的渐近稳定性,并给出了如何检验闭环系统是全局渐近稳定(GAS)还是局部渐近稳定(RAS)的方法.最后,用算例说明了所提出方法的有效性.     

一类网络切换模糊系统的跟踪控制

研究了一类网络切换模糊系统的跟踪控制问题,利用模糊控制理论及Lyapunov函数方法,设计了跟踪控制器和切换律,在此控制器和切换律下,不仅保证了系统渐进稳定,而且使系统跟踪参考状态变量。最后,通过仿真验证了设计方法的有效性和正确性。     

编队约束下的AUV路径跟踪

研究了自主水下航行器(AUV)编队约束下的路径跟踪问题。将整个系统的误差分为2部分:①各AUV自身的跟踪误差;②AUV的编队误差;在此基础上,针对AUV的参数不确定性以及海流干扰等特点,提出了一种自适应变结构控制律,在滑动面的选取中,同时考虑了AUV的路径跟踪误差以及AUV之间的编队误差。文章从理论上证明了控制律的稳定性,并讨论了控制律实现中路径参数更新律的选取问题。仿真结果表明,所设计的控制律可以使AUV克服海流干扰,达到编队航行的目的,并且考虑编队约束时AUV相互之间的的距离误差比不考虑编队约束时的误差小。     

考虑状态约束的汽轮发电机组主汽门非线性控制

针对汽轮发电机组主汽门控制系统在状态约束条件下的暂态稳定性问题,应用backstepping方法设计了非线性汽门控制器。该控制器在未对原系统进行线性化的基础上,利用考虑约束的Lyapunov函数,解决了汽轮发电机组主汽门控制的状态量幅值约束问题。仿真结果验证了设计方法的有效性。     

具有圆盘约束的传感器故障可靠H∞控制

在圆盘约束的条件下,针对具有传感器连续增益单故障的线性系统,研究了静态输出反馈可靠H∞控制器的设计问题.首先,针对无故障系统,基于圆盘极点配置方法,结合有界实引理,给出了静态输出反馈H∞控制器存在的充要条件.当传感器发生连续增益单故障时,系统的部分极点跳出特定的圆盘区域,系统不能达到给定的H∞性能指标.然后,运用凸组合...     

力矩受限的非完整WMR镇定与轨迹跟踪统一预测控制

针对动力学模型描述的非完整轮式移动机器人,研究了存在控制输入约束情况下的镇定及轨迹跟踪统一预测控制问题.基于控制Lyapunov函数,设计了满足稳定性条件及输入约束的终端控制器,给出了相应的终端域,分别以跟踪圆轨迹和并行泊车为例给出了轨迹跟踪与镇定控制的仿真结果.     

非完整约束下腿轮式机器人的路径跟踪控制

在分析一种腿轮式机器人运动原理的基础上,建立了机器人在非完整约束作用下的动力学模型并讨论了路径跟踪控制问题．由于机器人受到非完整约束,线性控制方法难以实现准确的路径跟踪,为此设计了基于滑模控制的路径跟踪控制器,实验结果证明了所提出控制方法的有效性．     

基于状态约束的直流电动机有限时间位置跟踪控制

本文提出了一种基于状态约束的直流电动机神经网络自适应有限时间控制方法.首先采用障碍李雅普诺夫函数对直流电动机的状态量进行约束,确保直流电动机的角位置和角速度限制在给定的约束区间内,引入神经网络逼近系统中未知的非线性函数.此外,通过引入有限时间控制技术,提高了系统的收敛速度和控制精度.仿真结果验证了该方法能够实现对直流电动机快速有效的位置跟踪控制.     

多变量解耦双自由度PID控制系统设计

为了解决多变量时滞过程解耦器结构复杂且不能解析设计、控制器不易兼顾控制性能和鲁棒性的问题,提出一种新的解耦双自由度PID控制系统设计方法.针对时滞过程改进了Cai所提出的正则化解耦方法:从能量功率谱的角度重新解释并构造结构简单的解耦矩阵;将系统解耦成单回路后,采用双自由度PID结构设计各回路控制器.典型工业过程实例验证了设计的简单性和性能的有效性.采用该方法,解耦传递函数矩阵可以解析求解,双自由度PID控制器能够有效改善各回路高频段的解耦性能,获得良好的设定值跟踪性能和扰动抑制能力,并且可以方便地应用于控制现场.     

一类具反馈控制的种群动力学模型的稳定性与概周期解

研究了一类具有反馈控制的种群动力学模型.通过利用微分方程比较原理和构造适当的Lyapunov函数,得到了保证系统持久性、全局渐近稳定性和相应概周期系统存在唯一全局渐近稳定的概周期正解的充分性判据.获得了一些新结果.     

The design of predictive control with characterized set of initial condition for constrained switched nonlinear system

Stabilization of the constrained switched nonlinear systems is an attractive research subject. Predictive control can handle variable constraints well and make the system stable. Its stability is typically based on an assumption of initial feasibility of the optimization problem; however the set of initial conditions, starting from where a given predictive formulation is guaranteed to be feasible, is not explicitly characterized. In this paper, a hybrid predictive control method is proposed for a class of switched nonlinear systems with input constraints and un-measurable states. The main idea is to design a mixed controller using Lyapunov functions and a state observer, which switches appropriately between a bounded feedback controller and a predictive controller, and to give an explicitly characterized set of initial conditions to stabilize each closed-loop subsystem. For the whole switched nonlinear system, a suitable switched law based on the state estimation is designed to orchestrate the transitions between the consistituent modes and their respective controllers, and to ensure the whole closed-loop system's stability. The simulation results for a chemical process show the validity of the controller proposed in this paper.     

两自由度机械手臂的交叉耦合模糊逻辑控制

针对两自由度机械手臂难以建立数学模型的问题,提出了一种交叉耦合的两级控制系统.利用MATLAB Simulink对建立的交叉耦合模糊逻辑控制器的性能进行了模拟仿真,并与传统的PID控制器、基于遗传算法优化的PID控制器进行对比分析.结果表明:搭建的交叉耦合模糊逻辑控制器对立臂转角和悬臂转角阶跃响应的稳定时间分别为0. 05和0. 12 s,该控制器具有较高的控制精度和收敛速度,在控制稳定性、响应速度和超调量等方面的性能均明显优于其他算法,对两自由度机械手系统具有优异的控制性能.