具有有界扰动的奇异摄动系统的稳健性分析

本文对高频寄生、外界扰动及高频输入信号共存的奇异摄动系统进行了稳健性研究,采用新的自适应律,给出了状态偏差,寄生变量和失配参数向量的有限上界.     

基于状态观测器的DC-DC升压变换器滑模控制

针对基于脉冲宽度调制型DC-DC升压变换器输入电压和负载电阻发生变化的情况,设计自适应滑模控制器,使得变换器输出电压跟踪参考值。通过状态观测器设计估计律,得出负载电阻和输入电压的实时估计值。利用估计值信息设计滑模面并结合指数趋近律得到控制律。通过严格的理论分析,升压变换器闭环系统的稳定性得到了证明。Matlab仿真验证了该控制方法的有效性,与基于名义滑模控制方法相比,所提出的方法具有很好地鲁棒性。     

具有有界扰动的鲁棒模型参考适应控制

本文对具有有界扰动的模型参考适应控制系统(MRACS)进行了鲁棒性分析,采用在自适应律中设入死区函数的方法,给出了状态偏差和失配参数向量的有限上界.在很弱的条件下,得到了较小的残差集,从而鲁棒性得到了提高.     

一种电镀电源的自适应PWM滑模空制方法

为了改善输入电压扰动和负载扰动对高频开关型电镀电源输出电压的影响,提高系统的鲁棒性。针对全桥变换器提出了一种自适应PWM滑模控制策略,分析了滑模面的设计方法。推导了自适应PWM滑模控制律。通过对输入电压的前馈控制,提高了系统对输入电压扰动的鲁棒性;同时通过观测器得到负载的观测值,并对负载观测值进行反馈控制。改善了系统对负载扰动的鲁棒性。实验结果验证了该控制方法的正确性。采用自适应PWM滑模控制的全桥变换器具有稳定的输出电压,对负载扰动和输入电压扰动有较强的鲁棒性和良好的动态响应。     

一种电镀电源的自适应PWM滑模控制方法

为了改善输入电压扰动和负载扰动对高频开关型电镀电源输出电压的影响,提高系统的鲁棒性。针对全桥变换器提出了一种自适应PWM滑模控制策略,分析了滑模面的设计方法,推导了自适应PWM滑模控制律。通过对输入电压的前馈控制,提高了系统对输入电压扰动的鲁棒性;同时通过观测器得到负载的观测值,并对负载观测值进行反馈控制,改善了系统对负载扰动的鲁棒性。实验结果验证了该控制方法的正确性,采用自适应PWM滑模控制的全桥变换器具有稳定的输出电压,对负载扰动和输入电压扰动有较强的鲁棒性和良好的动态响应。     

一类MIMO非线性系统的直接鲁棒自适应模糊控制

针对一类多输入多输出非线性系统,基于后推设计方法,提出了一种新的直接自适应控制方案。该方案中引入连续鲁棒项对系统的摄动部分直接进行抑制,并在自适应律中利用了Leakage项以防止参数漂移。采用修改的积分型Lyapunov函数,取消了每个子系统高频控制增益一阶导数上界已知的假设。通过理论分析,证明了闭环系统是半全局一致终结有界的,跟踪误差收敛到一个小的残差集内。仿真结果表明了该方法的有效性。     

双机并联系统离散变结构控制

采用离散变结构控制理论设计双发电机并联系统的稳定和有功平衡控制器．提出一种改进的离散滑模控制算法。采用极点配置方法设计滑模面。基于趋近律方法求取变结构控制律。针对传统趋近律方法稳态抖振的缺点,提出一种具有原点稳定性的离散趋近律,并设计了扰动估计器,通过将离散趋近律方法与自适应控制相结合,较好地消除了抖振,并能够自适应估计参数不确定性及负载干扰对系统的影响。增强系统的鲁棒性。仿真结果表明所提设计方法的有效性。     

绳驱动空中机械臂的自适应分数阶终端滑模控制

针对集总干扰下绳驱动空中机械臂关节空间内高精度轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于时延估计技术的自适应鲁棒控制策略。在控制框架中,引入时延估计技术来补偿系统未建模特性、外界扰动及动力学耦合效应;采用分数阶非奇异终端滑模面来加快系统状态量的收敛速度和保证轨迹跟踪控制的精度;添加自适应律来增加控制器的鲁棒性。同时,基于李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环系统的稳定性。最后,通过可视化仿真和地面试验对本文所设计控制器的有效性进行了验证,结果表明：与其他两种控制器相比,本文控制器具有较高的轨迹跟踪精度、较好的鲁棒性和较强的抗干扰能力。     

考虑不确定项的大气层内拦截弹制导律设计

针对一类建模过程中考虑不确定项的大气层内拦截弹,提出一种设计简单、高鲁棒性的拦截末段制导律。根据平面内拦截弹-目标的相对运动方程,引入拦截弹的一阶动力学模型,将系统建模误差和目标未知信息看作不确定项,建立下三角型非线性系统方程。应用自适应动态面控制方法设计新型制导律,解决系统输入与不确定项的非匹配问题,避免制导律中调整参数多、微分膨胀现象,且制导律阶数低,有利于工程化实现。稳定性分析说明控制器参数的合理选择满足系统稳定性要求。仿真结果说明该制导律具有缩短拦截时间、提高系统鲁棒性的特点。     

PMSM伺服系统的自适应模糊滑模切换控制

为了提高系统扰动较大时永磁同步电动机伺服系统位置跟踪响应的快速性和精确性,在普通滑模控制策略中引入自适应模糊控制算法,设计了基于自适应律的模糊滑模切换控制器。通过Lyapunov稳定性分析设计参数自适应律,同时也证明了控制系统的稳定性。通过理论分析、MATLAB/Simulink纯仿真实验以及基于AD5435的半实物仿真实验,验证了该算法在系统扰动较大时不仅能保证系统鲁棒性,而且能有效抑制系统抖振,使永磁同步电动机伺服系统获得准确的位置响应。     

永磁同步电机改进滑模观测器矢量控制

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统存在的高抖振、收敛速度较慢、观测精度差等问题,提出一种基于自适应滑模增益的变幂次趋近律的新型滑模观测器,该趋近律在幂次趋近律的基础上,增加由观测转速、磁链和外部输入预期目标电流误差组成的自适应滑模增益变指数项,自适应滑模增益变指数项具有时变的较快收敛速度,有效解决原有趋近律趋近模态时间过长的问题,使用李雅普诺夫稳定判据对系统进行了稳定性分析。通过新型滑模观测器和传统滑模观测器进行对照实验,结果表明,相对比较而言所提出的新型滑模观测器收敛速度更快,高频抖振削弱和带载能力加强,自适应滑模增益能有效控制电流误差幅值,最后观测精度提高了20%以上。     

自适应积分逆推滑模励磁控制研究

电力系统参数摄动和外界干扰等因素对励磁系统影响很大,该文选择易于测量的状态变量建立鲁棒励磁控制系统模型,结合逆推设计方法和自适应滑模控制理论设计励磁控制器。按照逆推设计方法,逐步构造了李亚普诺夫函数,在构造虚拟控制信号时引入误差的积分项;给出阻尼系数的自适应律;设计了新的滑模面,从而得到最终的控制规律,对干扰进行抑制。仿真实验结果表明,系统在动静态响应性能上均优于常规逆推控制,说明这种控制方法能够改善系统的电压和功角稳定性。     

A robust adaptive control architecture for disturbance rejection and uncertainty suppression with L ∞ transient and steady‐state performance guarantees

In this paper, a new adaptive control architecture for linear and nonlinear uncertain dynamical systems is developed to address the problem of high‐gain adaptive control. Specifically, the proposed framework involves a new and novel controller architecture involving a modification term in the update law that minimizes an error criterion involving the distance between the weighted regressor vector and the weighted system error states. This modification term allows for fast adaptation without hindering system robustness. In particular, we show that the governing tracking closed‐loop system error equation approximates a Hurwitz linear time‐invariant dynamical system with input–output signals. This key feature of our framework allows for robust stability analysis of the proposed adaptive control law using system theory. We further show that by properly choosing the design parameters in the modification term, we can guarantee a desired bandwidth of the adaptive controller, guaranteed transient closed‐loop performance, and an a priori characterization of the size of the ultimate bound of the closed‐loop system trajectories. Several illustrative numerical examples are provided to demonstrate the efficacy of the proposed approach. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Stability of Kalman filter for time-varying systems with correlated noise

The stability of a Kalman filter based on an adaptive estimator in the time average sense for a time-varying stochastic system with correlated noise is obtained under a persistent excitation condition. The stabilities of the closed-loop system and estimating error are established by designing an adaptive control law and restricting the growth rates of input and output signals. The stabilities of the extended least squares algorithm with forgetting factor and with covariance modification in the time average sense and sample average sense respectively are obtained. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

Adaptive controller design with prescribed performance for switched nonstrict feedback nonlinear systems with actuator failures

This article is concerned with the adaptive output-feedback control of switched nonstrict feedback nonlinear systems. By introducing a novel error surface, an adaptive control strategy is proposed for the general case where the nonlinear functions and the control gain functions are unknown, and the states are unmeasurable. The considered switched nonlinear system contains unknown actuator failures, which are modeled as both loss of effectiveness and lock-in-place. In order to improve the transient performance in the presence of unknown actuator failures, the prescribed performance approach is used. The “explosion of complexity” problem is avoided through using low-pass filters. The stability of the closed-loop system under arbitrary switching is shown using Lyapunov stability theory, based on which, the tracking error is shown to converge to a small residual set with the prescribed performance bounds. The advantages of the proposed technique are verified through simulations of two numerical and practical examples.     

基于自适应观测器的双馈风力发电机控制

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高的问题,提出了一种基于自适应观测器的速度辨识方案。应用Lyapunov稳定性理论,经过严格推导得出了速度辨识自适应律;利用极点配置得到观测器的增益。以速度估计自适应机构和矢量控制方案设计了无速度传感器双馈风力发电机矢量控制系统。仿真结果表明,自适应观测器无速度传感器控制能够准确获取双馈电机转速与角度信息,响应速度快,具有很好的稳态与动态性能,良好的鲁棒性,并基于此实现了最大功率跟踪控制。     

基于自适应模糊滑模控制的机器人轨迹跟踪算法

针对控制参数的不确定性以及存在未知外部扰动情况下移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于光滑非线性饱和函数的自适应模糊滑模轨迹跟踪控制算法。通过建立不确定非线性移动机器人运动控制模型,利用自适应模糊逻辑系统构建自适应模糊滑模控制器。为了增强轨迹跟踪控制算法对随机不确定外部扰动适应能力的同时削弱滑模控制算法中的输入抖振现象,利用有界输入有界输出(BIBO)稳定的方法,通过带有自适应调节算法的模糊系统对滑模控制律中非线性函数项进行自适应逼近,并设计了模糊系统中可调参数的自适应控制律,保证了控制系统的稳定与收敛。实验结果表明,所设计的控制器对系统参数不确定性和外界扰动均具有较强的轨迹跟踪性能和鲁棒性。与传统的滑模控制算法相比,该算法不仅能有效减小输入抖振而且轨迹跟踪控制精度提高了18.89%。     

基于核主成分分析和深度置信网络的暂态稳定评估

针对电力系统暂态稳定评估实时性较差以及错误率较高的问题,提出了一种核主成分分析结合深度置信网络的暂态稳定评估方法。首先,构造了一组反映电力系统暂态稳定的特征向量;然后,基于核主成分分析法对特征向量集进行特征提取,降维特征向量维数以及过滤冗余特征,将降维后的特征向量传输至深度置信网络;最后,进行训练分析,训练过程包括预训练和微调,优化网络参数,提升深度置信网络评估精度。新英格兰10机39节点系统仿真结果表明,该方法可以有效降低输入数据的维数,去除冗余特征,降低暂态稳定性评估的错误率和测试时间,能准确、快速地判断电力系统的稳态状态。