时滞非线性参数系统有限时间状态约束控制

研究了具有输入时滞、有界外部干扰以及全状态约束的严格反馈连续时间参数化非线性系统的自适应有限时间跟踪控制问题. 通过使用Barrier Lyapunov函数和自适应反步法,保证了系统所有状态都被约束. 针对输入时滞问题,采用pade近似法消除其带来的负面影响. 所设计的有限时间控制器使闭环系统内的所有信号都有界且所有状态都被约束在给定的范围内,同时输出信号能很好地追踪给定参考信号. 最后通过仿真实例验证了该控制方法的有效性.     

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.     

控制方向未知的非线性系统有限时间跟踪控制

研究了一类具有输入死区以及控制方向未知的严格反馈非线性系统有限时间输出反馈跟踪控制问题. 首先,通过坐标变换,将所研究的控制方向未知的非线性系统转化为控制增益已知的等效系统. 然后,设计了一个模糊状态观测器来逼近不可测的状态,引入Nussbaum函数来解决控制方向未知的困难. 基于模糊状态观测器,通过反步法利用变换后的系统间接得到原系统的控制器. 此外,该控制器可以保证跟踪误差在有限时间内收敛于原点的一个小邻域,且闭环系统中的所有信号都保持有界. 最后,通过一个仿真算例验证了该控制方法的可行性和有效性.     

基于反演法的严格反馈非线性系统模糊自适应约束控制

严格反馈非线性系统控制研究得到各界广泛关注,但实际的非线性特性以及不确定性因素的存在对系统的输出跟踪控制问题具有很大影响.针对输出轨迹跟踪控制问题,提出一种性能约束的自适应反演(backstepping)控制方法,并通过模糊逻辑系统的万能逼近性能对非线性系统中的不确定性因素进行辨析识别.为保证非线性系统的暂态和稳态性能,设计出具有约束条件的控制器.通过Lyapunov稳定性分析表明,闭环系统中的所有信号都是半全局一致最终有界的.仿真结果验证了性能约束的自适应反演控制方法的可行性.     

控制方向未知的非线性系统的自适应评价设计

针对一类具有未知控制方向的非仿射非线性系统,提出一种新型的基于模糊小波神经网络的鲁棒自适应评价设计.利用中值定理和Nussbaum函数处理非线性函数隐含控制输入及控制方向未知问题.采用2个具有相同模糊基函数的模糊小波神经网络(fuzzy wavelet networks, FWNs)分别实现控制单元和评价单元,FWNs的权值、扩张参数及平移参数均在线调节.为了抑制FWNs近似误差,利用自适应界化技术设计一个鲁棒项.该设计不需要控制方向及不确定项上界的先验知识.通过 Lyapunov 理论严格证明闭环系统的半全局一致最终有界稳定性.仿真结果验证所提出设计的有效性.     

非线性互联系统的自适应模糊分散控制

针对一类带有完全未知关联项的非线性严格反馈互联系统,本文提出一种自适应模糊输出反馈分散控制方案。在控制设计过程中,先设计状态观测器来估计系统中不可测的状态,将研究领域由状态反馈的系统扩展至状态未知的输出反馈系统,然后应用模糊逻辑系统逼近未知的光滑非线性函数,并结合Lyapunov方法和自适应Backstepping技术,设计出一个自适应控制方案,通过仿真算例验证所提控制方法的有效性。仿真结果表明,所设计的观测器较好地估计了未知的系统状态,确保在所提控制器的作用下,整个闭环系统具有良好性能。该方案保证了闭环系统的所有信号半全局一致终极有界。     

基于Backstepping设计的非线性系统自适应模糊输出反馈控制

对一类单输入单输出动态不确定非线性系统,提出一种模糊自适应Backstepping和动态信号相结合的输出反馈控制方法。设计中,首先用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数,然后引入模糊自适应观测器估计系统的状态。其次把模糊自适应控制和Backstepping控制设计技术相结合,给出了基于观测器的模糊自适应输出反馈控制设计方法。最后基于Lyapunov函数和动态信号证明了整个闭环系统的稳定性,同时使得输出收敛到原点的一个较小区域内。仿真实例进一步验证了所提方法的有效性。     

基于齐次系统理论的多船有限时间饱和包容控制

针对多领导者船舶编队控制问题，本文基于齐次系统有限时间稳定性理论，利用特定饱和约束函数，提出一种数学形式简化的有限时间饱和包容控制策略，实现船舶在有限时间内收敛于由虚拟领航船张成的凸包内，并保持其姿态镇定。将船舶模型化为积分形式，利用自身状态信息以及其他船舶的状态信息，提出一种饱和包容控制律；考虑闭环系统的非齐次性，综合图论知识、Lyapunov稳定性理论以及齐次系统稳定性理论等方面内容，从理论上证明编队系统中所有状态变量能够在有限时间内收敛；仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

一类具有输入量化和未知扰动的非线性系统的自适应有限时间动态面控制

本文研究了具有量化输入信号和未知扰动的非线性系统的有限时间自适应输出反馈动态面控制问题.在控制设计过程中,利用模糊逻辑系统对系统中的非线性项进行逼近.然后引入一种滞回量化器来避免量化信号中的抖振,并且构造模糊观测器来估计系统中不可测的状态.为了提出一种有限时间控制策略,首先给出了半全局实际有限时间稳定的判据.在此基础上,将动态面控制技术与反步法相结合,设计了自适应模糊控制器.该控制器不仅能保证跟踪误差在有限时间内收敛到原点的一个小邻域,而且可以保证闭环系统中所有信号的有界性.最后通过一个仿真实例验证了该控制方法的有效性和可行性.     

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。     

刚体航天器有限时间输出反馈姿态跟踪控制

为提高航天器系统飞行可靠性,研究角速度信息不可测量的刚体航天器有限时间姿态跟踪控制,将姿态导数信息作为未知状态,设计基于改进自适应超螺旋滑模的状态观测器,避免未知状态导数上界需要已知的约束,将姿态运动方程进行扩维,在有限时间内实现对未知角速度估计.同时考虑环境干扰和模型不确定,设计新的有限时间干扰观测器,结合连续自适应方法实现对系统综合不确定上界的估计.在此基础上,基于终端滑模技术,设计有限时间连续姿态跟踪控制器,较好地减小了控制输入抖振,并采用Lyapunov理论证明了观测器和控制器的有限时间稳定性.最后仿真结果说明了所提方法的有效性.     

基于区间二型模糊逻辑系统的非线性大系统模糊自适应分散控制

针对一类状态可测的非线性大系统,提出了基于二型模糊逻辑系统的模糊自适应分散控制方法。在设计中,应用二型模糊逻辑系统逼近系统中的未知函数,结合模糊自适应和非线性分散控制设计理论,给出了一种新的二型模糊自适应分散控制方法,基于李亚普诺夫函数方法证明了整个闭环系统的稳定性,而且取得很好的控制跟踪性能。仿真实例进一步验证了所提方法的有效性。     

机械臂非奇异快速终端滑模模糊控制

针对存在建模误差和外部干扰等大量不确定信息的机械臂轨迹追踪控制问题,提出带有自适应模糊系统的终端滑模控制方法. 该方法采用非奇异快速终端滑模面,使状态变量在滑动阶段具有全局快速收敛性;选取带有变系数的改进型双幂次趋近律,提高状态变量在趋近运动阶段的收敛速度,削弱控制器输出抖振;利用自适应多输入多输出（MIMO）模糊系统对系统模型以及外部干扰进行逼近,摆脱对具体模型信息的依赖,提高轨迹追踪精度和抗干扰能力. 通过构建Lyapunov函数证明系统的闭环稳定性和有限时间收敛性. 以Denso VP6242G串联机械臂为被控对象进行对比仿真和实验,结果表明所设计的控制器能有效提高轨迹追踪精度和抗扰动能力,并缓解控制器输出中的抖振现象.     

非线性不确定系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类带有未知非线性函数的非线性不确定系统,提出了一种新的自适应模糊跟踪控制方案。模糊逻辑系统用于系统中的未知的非线性函数建模,然后基于backstepping方法和自适应技术设计模糊自适应控制器。所设计的模糊自适应控制器确保闭环系统的所有信号是一致有界的,同时跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域内。另外所设计的控制器不涉及模糊基向量函数,因此所提出的控制器用于控制系统时,将极大地降低系统的在线计算负担。仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

Finite-time adaptive formation control for multi-agent systems with uncertainties under collision avoidance and connectivity maintenance

In this paper, the problem of adaptive finite time formation control is investigated for double integrator multi-agent systems with uncertainties. Firstly, considering the multi-agent systems with uncertain dynamic reference and external bounded disturbance, a distributed adaptive estimator control algorithm is designed to realize formation tracking control in finite-time. It is important that the collision avoidance and maintaining connectivity of the multi-agent systems are realized by constructing an effective potential function based on distance constraints. On the other hand, the problem of formation production control for the double integrator systems is discussed with desired formation shape in finite-time. Achieving four control objectives is the main contributions in all the phases, including the estimation of uncertainties, collision avoidance, connectivity maintenance, and finite-time convergence. Finally, an application example of the formation production control is presented to verify accuracy of the proposed theoretical method.

     

非线性时滞系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类带有未知非线性函数和时滞项的非线性不确定系统,提出了一种新的自适应模糊跟踪控制。用模糊逻辑系统来逼近系统中未知的非线性不确定函数,基于自适应方法和Backstepping设计模糊自适应控制器。设计的模糊自适应控制器确保了闭环系统的所有信号是一致有界的,也保证了跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域内;另外设计的模糊跟踪控制器不涉及模糊基向量函数的计算,使其在系统的控制过程中将极大地降低系统的在线计算负担。仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

带有鲁棒控制项的MIMO非线性系统的模糊控制

针对一类不确定多输入多输出（MIMO）非线性系统, 提出了一种新的鲁棒间接自适应模糊控制设计方案, 解决了提高模糊控制精度问题. 模糊逻辑系统用作逼近系统的未知函数, 根据跟踪误差给出了参数调节律, 用鲁棒控制项对未知的逼近误差进行补偿, 以此来减小逼近误差对跟踪精度的影响. 基于李亚普诺夫函数方法证明了所设计的控制方案不但能保证跟踪误差收敛到原点的小邻域内, 而且通过适当增大设计参数的值, 可使跟踪误差减小, 提高了控制精度.仿真结果表明了该方法的有效性.     

一类不确定非线性系统的模糊自适应容错控制

针对一类不确定非线性系统提出了间接模糊自适应容错控制器的设计方法。利用模糊逻辑系统来逼近未知函数包括故障项,用滑模控制补偿模糊逼近误差,通过改变控制器结构来补偿执行器故障所带来的影响,同时基于Lyapunov方法进行了稳定性分析。通过仿真验证该方法的有效性。