基于非线性增益递归滑模的船舶轨迹跟踪动态面自适应控制

针对三自由度全驱动船舶存在模型不确定和未知外部环境扰动的情况,设计出一种基于非线性增益递归滑模的船舶轨迹跟踪动态面自适应神经网络控制方法.该方法综合考虑船舶位置和速度误差之间关系设计递归滑模面,引入神经网络对船舶模型不确定部分进行逼近,设计带σ-修正泄露项的自适应律对神经网络逼近误差与外界环境扰动总和的界进行估计,并应用一种非线性增益函数构造动态面控制律,选取李雅普诺夫函数证明了该控制律能够保证轨迹跟踪闭环系统内所有信号的一致最终有界性.最后,基于一艘供给船进行仿真验证,结果表明,船舶轨迹跟踪响应速度快、精度高,所设计控制器对系统模型参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性.     

非线性增益递归滑模动态面自适应NN控制

针对一类严反馈非线性不确定系统的跟踪控制问题,提出一种非线性增益递归滑模动态面 (Dynamic surface control, DSC)自适应控制方法. 通过设计一个新的非线性增益函数,并构造递归滑模动态面的控制策略和新的Lyapunov函数,同时利用神经网络在线逼近系统不确定项, 该方法有效解决了具有输入饱和约束条件下系统控制精度与动态品质间的矛盾,增强了控制器对其自身参数摄动的非脆弱性. 理论证明了闭环系统所有状态是半全局一致最终有界的,且跟踪误差可收敛至任意小.     

非仿射系统的自学习滑模抗扰控制

针对一类单输入单输出(single-input single-output,SISO)非仿射非线性系统的控制问题,提出了一种自学习滑模抗扰控制方法.该方法用非线性光滑函数设计扩张状态观测器,实现SISO非仿射非线性系统内部不确定性和外部扰动的扩张状态估计,并将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与自学习滑模控制技术融为一体,实现SISO非仿射非线性系统的自学习滑模抗扰控制.该方法不依赖受控对象的数学模型,可以快速跟踪任意给定的参考信号.数值仿真试验表明了该方法响应速度快、控制精度高,具有很强的抗扰动能力,因而是一种鲁棒稳定性很强的控制方法,在SISO非仿射非线性系统控制领域具有重要作用.     

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类MIMO不确定非线性系统的输出跟踪问题, 基于自适应反步法和滑模控制为其设计了鲁棒自适应控制器. 模型包含3种不确定性: 1) 参数不确定性; 2) 输入增益的不确定性; 3) 代表系统未建模动态和干扰的不确定函数, 该函数有界. 以非完整移动机械臂的输出跟踪控制为目标, 对其进行仿真实验, 实验结果表明所提出的控制算法是正确有效的.     

一类不确定非线性系统的鲁棒白适应控制

针对一类MIMO不确定非线性系统的输出跟踪问题,基于自适应反步法和滑模控制为其设计了鲁棒自适应控制器。模型包含3种不确定性：1）参数不确定性;2）输入增益的不确定性;3）代表系统未建模动态和干扰的不确定函数,该函数有界。以非完整移动机械臂的输出跟踪控制为目标,对其进行仿真实验,实验结果表明所提出的控制算法是正确有效的。     

基于LuGre 摩擦模型的机械臂模糊神经网络控制

针对未知摩擦非线性会使机械臂控制精度难以提高的缺陷,建立基于动态LuGre摩擦的机械臂模型.在系统参数未知和机械臂负载变化的情况下,设计一种自适应模糊神经网络控制器,采用基函数中心和宽度均自适应变化的模糊神经网络补偿器,实现对系统中包括LuGre摩擦在内的非线性环节的逼近,并利用滑模控制项减小逼近误差.通过Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性,并通过仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.     

改进非线性干扰观测器的机械臂自适应反演滑模控制

针对传统滑模和传统干扰观测器在机械臂关节位置跟踪中存在的控制输入抖振、需要测量加速度项、应用模型受限等问题,提出一种改进非线性干扰观测器的机械臂自适应反演滑模控制算法。首先,设计改进的非线性干扰观测器进行在线测试,在滑模控制律中加入干扰估计值对可观测的干扰进行补偿;然后选择合适的设计参数,使观测误差指数型收敛;其次,引入反演自适应控制律,对不可观测的干扰进行估计,进一步改善控制系统的跟踪性能;最后,利用李雅普诺夫函数验证了闭环系统的渐近稳定性,并将其应用于机械臂关节位置跟踪。实验结果表明,与传统滑模算法比较,所提控制算法不但加快了系统的响应速度,而且能有效地削弱系统抖振、避免测量加速度项并扩大应用模型使用范围。     

离散直接自适应模糊滑模控制一步设计

滑模控制设计方法一般需要分两步进行,即设计稳定的滑模面和能使滑模到达的滑模控制器。对于离散非线性系统的模糊滑模控制,两步设计变得较为复杂。针对离散非线性系统轨迹跟踪控制问题,提出了一种采取一步直接进行自适应模糊滑模控制的方法。首先给出问题描述及动态模糊逻辑系统(Dynamic Fuzzy Logical System,DFLS);然后针对线性滑模面,基于在线参数自调整的DFLS逼近控制器中的非线性动态函数,一步构造设计了滑模控制律。通过Lyapunov分析方法,证明了所采取的自适应律能够保证滑模可达的同时,也能保证闭环系统误差也是渐近稳定的,并具有一定的鲁棒稳定性、抖振削弱和自适应性等优点。最后,在一阶倒立摆系统中应用所提出的控制设计方法,进行了仿真研究。仿真结果验证了该方法的正确性和优越性能。     

基于扰动观测器的机械臂自适应反演滑模控制

机械臂的动力学模型通常包含一定的结构不确定性,并受到外界未知干扰的影响。针对现有模型的不确定性特点,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应反演滑模控制方法,解决机械臂的轨迹跟踪控制问题。对于外界干扰,利用非线性扰动观测器进行观测补偿,无需上界先验知识;对于结构不确定性,引入反演滑模控制,同时设计自适应律,保证闭环系统的稳定性并增强系统的动态适应性。仿真结果证明,所提出的方法可以有效克服系统不确定性,降低控制输入信号的抖振,最终实现期望轨迹的快速精确跟踪。     

PMSM调速系统的自学习滑模控制

针对永磁同步电机存在对外界扰动及内部参数摄动较为敏感的问题,提出了一种自学习滑模控制方法.该方法设计了一类非线性光滑函数,并将其应用于扩张状态观测器和滑模趋近律中,同时采用最速下降法对滑模控制器增益参数进行自学习实时更新.仿真结果表明,与常规PI矢量控制方法相比,该控制方法不仅响应速度快、控制精度高,而且对系统外部扰动具有很强的抗扰能力.     

利用非线性特性改进PID控制律

本文综述作者利用非线性特性改进经典ＰＩＤ调节器方面所得的结果，其中有“非线性跟踪－微分器”，“非线性ＰＩＤ控制器”等结构，系统的“时间尺度”，控制器的“适应性”，“鲁棒性”等概念以及这些新结构和概念的应用方法。     

QFT design of multi‐loop nonlinear control systems

In control practice, one of the fundamental limitations of feedback is given by the sensor noise effect. This problem is still more important in uncertain nonlinear control systems. This work extends the previous multi‐loop QFT technique, specifically designed to accommodate bandwidth limitation, to the nonlinear case. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

控制方向未知的高次非线性系统的鲁棒自适应控制

研究了一类具有不可控不稳定线性化的非线性系统的自适应控制问题.该类系统的控制方向未知且含有不确定时变非线性参数.应用Nussbaum-type增益技术和adding a power integrator递推设计方法,设计了一种鲁棒自适应状态反馈控制器.所设计的控制器能够保证闭环系统的所有信号全局一致有界,且系统的状态渐近趋于零.除了假设未知参数及不确定性有界外,所设计的控制策略不需要控制系数的任何先验知识.仿真例子验证了算法的有效性.     

Nonlinear speed estimation of a GPS-free UAV

In this article, the problem of robust state observer design for a class of unmanned aerial vehicles (UAVs) is addressed. A prototype four-rotors helicopter robot for indoors and outdoors applications is considered: the drone is not equipped with GPS related devices, so we describe a strategy to estimate its translational velocity vector based on acceleration, angles and angular speeds measurements only. Since the linearised system is non-observable at the equilibrium point, a nonlinear observability verification is performed for persistently exciting trajectories. A global exponential solution to this open problem is provided in the framework of adaptive observation theory when exact measurements are available. A modified observer is presented to enhance velocity estimation robustness in the realistic case of noisy measurements. The results are compared with a classical estimation strategy based on the extended Kalman filter to test the algorithm's performance.     

Steady-state decoupling of linear multivariable systems

A constructive criterion for decoupling the steady states of a linear, time-invariant multivariable system is developed. This criterion consists of a set of inequalities which, when satisfied, will cause the steady states to be decoupled. It turns out that pure integrators in the loops play an important role.     

多输入非线性数学模型的研究

以往使用的典型非线性数学模型为单变量模型，其存在着较大的局限性，如间隙非线性模型。本文提出了一种多输入的间隙非线性模型，它能较好地实现过去流行的单变量间隙模型无法进行的数字仿真。     

On the stabilization of nonlinear discrete‐time systems with output feedback

This paper considers output‐feedback control of nonlinear discrete‐time systems using a nonlinear state‐feedback controller combined with a nonlinear observer. Under suitable assumptions, either asymptotic stability or exponential stability of the closed‐loop system are established. These results have a general validity and are essential in many advanced nonlinear control techniques, such as model predictive control of nonlinear discrete‐time systems, where many algorithms for the solution of the state‐feedback control problem have been proposed in recent years. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

一类非线性参数系统的鲁棒自适应控制

针对一类具有非线性参数和未知非线性的非线性系统, 提出了一种鲁棒自适应控制设计方法, 该方法能保证所有信号全局一致有界, 并且使所研究的非线性系统的范围大大扩大.     

基于分区切换方法设计倒立摆系统的控制器

针对非线性倒立摆系统,利用小台车平移速度与摆偏角角速度之比,设计了分区的Lyapunov函数和基于自适应律的分段切换控制律。由于该方法考虑了导轨摩擦和节点摩擦对系统的影响,设计的控制律具有较强的鲁棒性,较好地解决了摆的偏角和小车位移非线性强耦合带来的困难,并且得到的是全局渐近稳定的结果。该方法计算简单,且自适应律的应用减少了保守性。最后通过倒立摆实例,利用所设计的控制器进行Matlab仿真,仿真结果验证了所设计控制器的可行性和有效性。     

求解非线性方程及方程组的粒子群算法

用随机搜索性能良好的粒子群算法求解非线性方程及方程组问题,计算中不需使用目标函数的导数信息;实验结果表明了该算法的有效性。