一类多输入级联非线性切换系统的全局镇定

研究一类带有部分线性系统的多输入级联非线性切换系统的全局镇定问题. 首先, 给出保证线性部分有一致规范型的充分条件. 其次, 利用一致规范型及其零动态的共同二次Lyapunov函数设计状态反馈使得线性部分在任意切换律下镇定. 最后, 通过构造共同Lyapunov函数能实现闭环系统在任意切换律下的全局渐近稳定性.     

单输入单输出切换系统的一致标准形及可镇定性

提出单输入单输出非线性切换系统的一致标准形概念,这一概念是非线性系统标准形概念的自然推广.给出了一致标准形存在的几何条件和所需的坐标变换,并利用一致标准形分析了非线性切换系统在任意切换下二次可镇定的条件.仿真算例表明了该方法的有效性.     

基于状态反馈精确线性化的三相四桥臂逆变器的控制

根据三相四桥臂逆变器的工作原理,应用开关函数建立了控制系统数学模型,引入开关周期平均算子将离散的系统转化为连续系统.根据系统的主要控制目标选取状态变量、输入变量和输出变量,得到适合于微分几何方法的3输入3输出的仿射非线性系统模型.根据非线性微分几何理论,从理论上证明了该模型满足多输入、多输出系统精确线性化的条件,推导出非线性状态反馈控制律.对非线性坐标变换后得到的线性系统,利用二次型最优控制策略时,根据无源性控制方法的思想,提出一种闭环系统能量函数,并推导出权矩阵的参数形式.将最优化得到的控制律进行逆变换来实现原系统的优化控制设计.仿真结果验证了该方法的有效性和正确性.     

一类非线性切换系统任意切换采样控制设计

本文针对一类具有非严格反馈形式的非线性切换系统,在输出只在采样点可获得的情况下,提出了一种基于模糊采样观测器的自适应输出反馈控制方法.该方法降低了现有任意切换控制研究结果中因共同控制思想导致的控制器设计的保守性,避免了迭代过程对虚拟控制的反复求导引发的计算爆炸现象及控制器高增益的弊端.切换的自适应律突显了每个子系统的特性,建立的采样控制器节约了信息传输资源.共同Lyapunov函数理论确保了相应闭环切换系统所有变量在任意切换信号下的一致有界性.     

一类非线性耗散系统的逆最优控制

首先研究一类单输入非仿射非线性系统的逆最优控制问题, 其代价泛函为非线性-非二次型, 设计出一族参数化的状态反馈逆最优控制器;然后讨论当该系统为耗散系统时, 在供给率为二次型的耗散性理论框架下,给出使系统渐近稳定的李雅普诺夫函数和镇定控制律, 并通过适当选取代价泛函中的参数,使得李雅普诺夫函数也是最优值函数,进而揭示出耗散系统在线性输出反馈意义下稳定性与最优性之间的等价关系.     

一类非线性系统的次优控制研究

考虑一类关系度不确定且零动态稳定的非线性系统的控制器设计问题．利用预测控制概念,通过选用较为全面的二次型性能指标,对输出进行高阶泰勒级数展开,推导出一种非切换的解析次优控制律,进而得出了在该控制律下闭环系统局部稳定的充分条件．仿真例子验证了该控制算法具有较好的动态性能,与已有的近似线性化方法相比,显示了该控制策略的优越性．     

一类非线性切换系统鲁棒H∞可靠控制

为了克服扰动与执行器故障对控制系统的影响，使系统具有抗干扰性和可靠性，针对一类不确定非线性切换系统，研究了在任意切换规则下鲁棒H∞可靠控制问题．首先，系统所有矩阵同时含有参数不确定性，并且系统也存在未知非线性扰动．当执行器存在故障时，基于线性矩阵不等式技术以及公共李亚普诺夫函数方法得到鲁棒H∞可靠控制器，使切换系统在任意切换律下全局二次稳定并且满足H∞性能指标．最后，通过求解凸优化问题得到了鲁棒H∞最优可靠控制器．仿真结果表明控制器在任意切换规则下是可行和有效的．     

拓扑切换下IT2 T-S模糊非线性多智能体系统全局逆最优控制

针对连续非线性多智能体系统的全局最优协同控制问题,本文提出了模糊输出反馈和逆最优方法的分布式一致性最优控制律和相应的控制策略.首先,通过一种区间2型T-S (interval type 2 Takagi-Sugeno IT2 T-S)模糊模型将非线性系统等价转化为线性系统.其次,基于逆最优方法设计了全局最优协同控制律和相应的模糊输出反馈控制策略,智能体间仅仅通过局部通信,即可实现拓扑切换下非线性多智能体系统的二次性能全局最优控制,且系统的收敛速度大大提高.基于局部稳定性理论给出了全局逆最优控制的充要条件.最后,通过MATLAB算例验证所提方法的正确性和可行性.     

基于分段Lyapunov 函数的Hammerstein-Wiener 非线性预测控制

针对输入和输出受约束的Hammerstein-Wiener型非线性系统,建立T-S模糊模型,并提出一种基于分段Lyapunov函数的非线性预测控制算法.通过构造分段二次Lyapunov函数,分析非线性系统的稳定性,降低普通二次Lyapunov函数的保守性;通过离线设计分段反馈控制律,在线实施符合条件的反馈控制律,极大程度地提高了在线计算效率.仿真结果验证了该方法的有效性.     

切换拟对称组合系统的降阶方法及稳定性分析

切换拟对称组合大系统其结构上的特殊性,为这种切换系统的简化降阶提供了有效方法.从简化后的切换系统入手,可方便地研究原系统的稳定性问题:a)在任意切换律下,切换拟对称组合系统二次稳定;b)构造切换律,使切换拟对称组合系统二次稳定.最后,通过仿真验证文中结论的正确性.这对于某些实际问题,如大型电力供应系统、军事系统中的舰队护航、多直升机吊物系统及大范围动物种群生态系统等有着重要的理论与应用价值.     

一类非线性切换系统输出与扰动的解耦

研究了一类单输入单输出非线性切换系统输出与扰动的完全解耦的可解性问题,提出了此类非线性切换系统输出与扰动的完全解耦的充要条件,并进一步给出了干扰可测并且能够用于反馈控制律的设计的情况下系统输出与扰动的完全解耦的条件.最后给出了仿真实例说明了本文结果的有效性.     

一类离散时间线性切换系统的二次鲁棒镇定

针对一类具有范数有界时变不确定性的离散时间线性切换系统,研究了其二次稳定化状态反馈控制律的设计问题.利用多李亚普诺夫函数法推导了在任意切换下二次稳定化控制律存在的充分条件,该条件被进一步等价地表示成线性矩阵不等式的可解性问题.同时它的解提供了二次稳定化控制律的一个参数化表示.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

一类非线性系统的次优控制研究

考虑一类关系度不确定且零动态稳定的非线性系统的控制器设计问题．利用预测控制概念,通过选用较为全面的二次型性能指标,对输出进行高阶泰勒级数展开,推导出一种非切换的解析次优控制律,进而得出了在该控制律下闭环系统局部稳定的充分条件．仿真例子验证了该控制算法具有较好的动态性能,与已有的近似线性化方法相比,显示了该控制策略的优越性．

     

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.     

一类基于间接自适应模糊系统的非线性预测控制

考虑了一类多输入多输出非线性不确定系统的自适应模糊预测控制律设计问题．根据系统的跟踪误差在线调整间接模糊系统的权值,使其一致逼近系统中的未知非线性函数,并引入一个鲁棒控制器来提高整个系统的控制性能．通过泰勒展开设计出了基于间接自适应模糊系统的预测控制律,避免了在线优化带来的繁重的计算负担．基于李亚普诺夫原理,证明了闭环系统最终一致有界．最后利用本文提出的控制方案设计了高超声速飞行器的姿态控制系统,仿真结果表明了控制方案的有效性．     

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．     

一类非线性切换系统的自适应神经动态面控制

针对一类严格反馈型不确定非线性切换系统,提出了一种鲁棒自适应神经动态面跟踪控制方案.该方案在基于共同Lyapunov函数的后推法设计中引入动态面控制(dynamic surface control,DSC)技术,利用径向基神经网络逼近构造的未知共同上界函数,并将滤波器输出导数取代传统中间变量作为神经网络输入,降低了网络输入维度;同时利用Young’s不等式技术有效减少了神经网络控制器的可调参数数目.此外,理论证明了该控制方案可以保证在任意切换下闭环系统所有信号半全局一致终结有界,且跟踪误差在有限时间收敛到零的小邻域内.实验结果表明了所提方法达到了很好的跟踪性能.     

多操纵面战斗机飞行控制系统设计研究

针对现代高性能战斗机气动布局多采用多操纵面设计,在其大迎角飞行时,飞机是一个非线性、时变、耦合的多输入多输出(MIMO)系统的情况,提出一种基于神经网络的自适应逆和动态控制分配策略的控制律设计方法;克服了传统增益调参法需要纵横向解耦、忽略非线性影响,参数切换等缺点,而且具有调节时间短、超调量小、鲁棒性强和易于工程实现等优点,并对某型多操纵面高性能战斗机进行飞行控制律的设计仿真分析,得到了满意的效果。     

任意相对阶下非线性切换系统的事件触发漏斗控制

针对一类具有任意相对阶且带有部分非输入到状态稳定逆动态的非线性切换系统, 提出一种动态事件触 发漏斗跟踪控制方案. 首先, 引入一个虚拟输出将任意相对阶的非线性切换系统转换为相对阶为一的非线性切换系 统. 其次, 设计各子系统的事件触发漏斗控制器和切换的动态事件触发机制, 解决候选事件触发漏斗控制器和子系 统之间的异步切换问题, 所提方案消除已有文献中为所有子系统设计共同控制器带来的保守性. 在一类具有平均驻 留时间切换信号的作用下, 保证切换闭环系统的所有信号都是有界的, 且跟踪误差一直在预设的漏斗内演化, 并排 除采样中的奇诺现象. 最后, 一个仿真例子验证方案的实用性和有效性.     

MIMO非线性系统的直接自适应控制

本文给出模型未知多输入多输出非线性系统的一种动态线性逼近方法，提出了基于该线性化方法的自适应控制律。讨论了在一定假设条件下自适应控制律的收敛性。