非线性控制系统的全局输出调节1)

讨论了非线性控制系统的全局输出调节.首先推广精确线性化方法,通过状态反馈和微分同胚将非线性系统的全局输出调节问题,转化为线性系统对非线性系统的跟踪问题.通过提出可解性的概念,得到线性系统对非线性系统全局跟踪的条件,该结果是线性系统结果的推广.在反馈同胚变换全局成立条件下,得到非线性控制系统全局输出调节问题的充分条件,该条件对外部系统只做较弱的可解性假设,在反馈同胚变换局部成立的条件下,可得局部结果.     

非线性控制系统的全局输出调节

讨论了非线性控制系统的全局输出调节.首先推广精确线性化方法,通过状态反馈 和微分同胚将非线性系统的全局输出调节问题,转化为线性系统对非线性系统的跟踪问题. 通过提出可解性的概念,得到线性系统对非线性系统全局跟踪的条件,该结果是线性系统结 果的推广.在反馈同胚变换全局成立条件下,得到非线性控制系统全局输出调节问题的充分 条件,该条件对外部系统只做较弱的可解性假设,在反馈同胚变换局部成立的条件下,可得局 部结果.     

一类非线性控制系统的输出调节

对一类非线性控制系统的输出调节问题,首先通过推广的精确线性化方法,将其转化为一类特殊的受扰线性控制系统对非线性系统的跟踪问题,然后利用可解性的概念解决了该问题,得到了非线性系统输出调节问题的局部和全局的结果。     

一类非线性时滞系统的解耦控制

利用微分几何方法研究了一类非线性多输入多输出时滞系统的解耦问题．讨论了此类系统可解耦的充分条件，并给出了此类系统实现输入/输出间精确线性化的条件以及其标准形．文中给出了非线性时滞系统得以解耦的非线性状态反馈控制律；此状态控制律不但可以实现输出与时滞状态变量的解耦，还可以实现输出与输入间的精确线性化．而其闭环标准形的给出为此类系统实现各种控制目标带来了方便．     

基于状态预估的非线性时滞系统控制的分步设计

研究了非线性时滞系统基于状态预估和分步设计思想的稳定化控制器设计问题。针对一类单控制滞后的仿射非线性时滞系统,利用非线性状态变换得到—简单的中间非线性时滞系统模型,引入带有将来预估值的非线性状态反馈,得到一线性时滞系统模型,并利用一带有控制记忆的积分变换进行精确无滞后化变换,最后得到一无滞后的线性能控型系统,从而利用分步设计的思想,实现非线性时滞系统的稳定化控制。最后通过一数值例子的仿真说明了该方法的有效性。     

一类仿射非线性系统的概率密度函数形状控制

针对一类仿射非线性有界动态随机系统,提出一种最优概率密度函数（PDF）跟踪控制算法,使得系统的输出PDF跟踪给定的PDF．首先利用线性B样条解耦得到仿射非线性状态方程和PDF逼近方程,使PDF跟踪转化为状态方程输出权值的跟踪;然后采用线性时变序列逼近方法将非线性系统转化为线性时变系统,通过对线性系统的迭代运算得到非线性系统的最优跟踪控制器,从而实现最优PDF跟踪．理论分析和仿真实验均表明了所提出算法的有效性．     

低速行驶重型车辆的动力学系统建模与非线性控制

考虑低速行驶工况下的重型车辆，本文建立其纵向行驶驱/制动系统的非线性动力学方程. 在此基础上采用反馈线性化方法将驱/制动工况下的非线性系统转化为线性可控正则型，并针对制动工况下非线性系统存在的控制时滞，提出一种基于非线性SMITH 预估方法的反馈线性化变换，该变换在有效补偿控制时滞同时，实现了制动系统的线性可控正则型转换. 最后，分别基于驱/制动系统的线性可控正则型设计跟踪控制器，实现了车辆低速工况的加/减速度精确跟踪控制.     

一类非线性时滞系统的稳定化控制器设计研究

针对一类单控制滞后的非线性时滞系统,利用非线性状态变换的方法进行非线性变 换,得到一线性时滞系统模型;然后利用一带控制记忆的积分变换进行精确无滞后化变换,得 到一无滞后的线性能控标准型系统,从而利用分步设计的思想.实现非线性时滞系统的稳定 化控制.一数值例子的仿真研究说明了该方法的有效性.     

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.     

一类受不确定干扰的非线性系统的输出跟踪设计方法

本文应用非线性系统的部分线性化方法 ,将一类满足一定条件的受不确定干扰的非线性系统的输出跟踪问题转变为一个部分线性化子系统的状态镇定控制问题 ,且同时实现了对不确定干扰的解耦。     

Global robust output regulation of multivariable systems with nonlinear exosystem

It is well known that multi‐input, multi‐output nature of nonlinear system and generalized exosystem have posed some challenges to output regulation theory. Recently, the global robust output regulation problem for a class of multivariable nonlinear system subject to a linear neutrally stable exosystem has been studied. It has been shown that a linear internal model‐based state feedback control law can lead to the solution of previous problem. In this paper, we will further study the global robust output regulation problem of the system subject to a nonlinear exosystem. By utilizing nonlinear internal model design and decomposing the multi‐input control problem into several single‐input control problems, we will solve the problem by recursive control law design. The theoretical result is applied to the non‐harmonic load torque disturbance rejection problem of a surface‐mounted permanent magnet synchronous motor. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Constraint adaptive output regulation of output feedback systems with application to electrostatic torsional micromirror

This paper studies a constraint adaptive output regulation design for a class of nonlinear systems with an unknown exosystem by output feedback control. First, by introducing an internal model with some known design parameter, our concerned problem may be formulated as a specific regulation problem with output constraint. Then, the barrier Lyapunov function technique is further integrated to approach the problem. It is shown that such a constraint adaptive output regulation problem is solvable without constraint violation. In particular, the constructed regulator cannot only keep the boundedness of the closed‐loop system signals but also guarantees the parameter convergence for the unknown parameter vector in the exosystem. As an application, it is illustrated that our result is applicable in tracking the control of an electrostatic torsional micromirror with physical geometry constraint. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Output regulation of time‐varying nonlinear systems

This paper considers the robust output regulation problem for time‐varying nonlinear systems with a time‐varying exosystem. A framework for converting the problem into a stabilization problem of an augmented system is established. The problem is solved for a class of time‐varying output feedback systems with a time‐varying exosystem. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

Output regulation for linear distributed parameter systems

This work extends the geometric theory of output regulation to linear distributed parameter systems with bounded input and output operator, in the case when the reference signal and disturbances are generated by a finite dimensional exogenous system. In particular it is shown that the full state feedback and error feedback regulator problems are solvable, under the standard assumptions of stabilizability and detectability, if and only if a pair of regulator equations is solvable. For linear distributed parameter systems this represents an extension of the geometric theory of output regulation developed in Francis (1997) and Isidori and Byrnes (1990). We also provide simple criteria for solvability of the regulator equations based on the eigenvalues of the exosystem and the system transfer function. Examples are given of periodic tracking, set point control, and disturbance attenuation for parabolic systems and periodic tracking for a damped hyperbolic system     

具有自适应内模的一类非线性系统输出调节问题

研究一类包含未知非线性项的非线性系统的鲁棒输出调节问题.此类非线性系统由一包含未知参数的线性中性稳定的外系统驱动.首先运用调节器方程组解和标准内模将输出调节问题转化为镇定问题;然后给出控制律镇定闭环系统,同时利用镇定输入项和外系统信息设计出自适应内模方程.控制律使得闭环系统的信号全局最终有界,且误差被调节至预先设定的任意小的精度值.仿真结果验证了所提出设计方法的有效性.