关联模糊大系统的保性能控制器设计:LMI方法

考虑具有参数不确定性的连续时间关联模糊大系统的保性能控制问题.基于LMI方法,给出了该不确定性模糊大系统分散状态反馈保性能控制器的设计方案.所设计的分散状态反馈保性能控制器,不但使得该不确定性模糊大系统闭环渐近稳定,而且使其二次型性能指标的上界最小.     

多电机驱动系统的保性能鲁棒Funnel控制

本文针对含参数不确定性的多电机驱动系统,提出一种基于最优保性能鲁棒的Funnel控制方法实现系统的规定跟踪性能.该控制方法通过构造Funnel函数对误差系统进行变换,并设计自适应反步控制器保证变换后系统的稳定性即可使跟踪误差的瞬态和稳态响应均被限制在给定的Funnel边界内.然而由于系统中存在的参数不确定性会影响系统的规定控制性能,本文在Funnel控制基础上又设计了最优保性能鲁棒控制器.它是通过将参数不确定性系统的保性能鲁棒控制问题转化为标称系统的最优控制问题,并求解新的黎卡提方程而得到的.因此所设计的控制器不但消除了参数不确定性对系统的影响并且能够使系统的性能指标达到一确定的上界.最后,对四电机驱动系统进行了仿真和实验验证,说明所提出控制方法的有效性.     

基于SOS方法的非线性不确定系统的可靠保性能控制

本文针对一类非线性不确定系统,提出了基于多项式平方和(Sum of squares,SOS)方法的一种设计可靠保性能控制器的新方法,考虑执行器故障的前提下,利用Lyapunov理论和SOS理论,设计了可靠保性能控制器.仿真结果验证了基于SOS方法的可靠保性能控制器在非线性和不确定性条件下具有良好的控制性能.     

不确定非线性系统的鲁棒耗散性与保性能控制

考虑了不确定仿射非线性系统的鲁棒耗散性与保性能控制问题,不确定性范数有界,不满足匹配条件.基于HJI不等式,设计了状态反馈控制器.当扰动存在时,控制器能使系统达到耗散,当扰动为零时,所设计的控制器使系统对于给定的性能函数具有上界,最后研究了不确定线性系统的保性能与耗散性控制情形.     

不确定时滞系统保性能弹性控制器的设计

研究了一类不确定时滞系统的保性能控制问题, 其不确定性不仅存在于系统矩阵, 而且存在于控制器的增益中. 在控制器增益摄动具有加法和乘法两种结构形式下, 讨论了系统的弹性保性能控制器设计问题, 给出了弹性保性能控制器存在的充分必要条件. 数值算例说明了设计的可行性和有效性.     

基于抗饱和导引动态面的工程船舶锚泊定位控制

在考虑工程船舶锚泊系统输入受限情况下，提出一种基于位置导引的抗饱和动态面控制器以实现工程船舶锚泊定位的安全及精度要求。通过引入位置导引函数限制锚缆张力变化率，同时采用动态辅助系统对系统输入饱和进行补偿，实现工程船舶快速精准定位。仿真结果表明，该抗饱和导引动态面控制器能够有效解决锚泊系统输入受限的问题，进而提高系统安全性和有效性。     

多时滞不确定系统的模糊保性能H∞控制

针对多时滞不确定系统,利用T-S模型进行建模,提出了模糊保性能H∞控制问题.基于Lyapunov稳定理论,得到一种通过模糊状态反馈实现的具有干扰抑制的保性能H∞控制.当被控对象存在多时滞和不确定性及外部干扰统计特性未知时,该模糊控制器能保证闭环系统稳定和一定的二次型性能指标上界,同时具有H∞下的干扰抑制作用.控制器的设计可通过转化为线性矩阵不等式的求解问题.数值仿真表明,该控制器具有所期望设计的性能.     

一类不确定广义时滞系统的弹性保性能控制

研究同时具有状态时滞和控制输入时滞的一类不确定广义系统的弹性保性能控制。基于线性矩阵不等式（LMI）方法,给出广义系统弹性保性能的充分必要条件及相应控制器的设计方法,数值例子验证该方法的可行性。     

基于观测器的广义时滞系统弹性保成本控制

在同时考虑系统矩阵参数不确定性和控制器不确定性对系统性能影响的前提下,研究了一类基于观测器的不确定广义时滞系统的弹性保成本控制问题.基于Lvapunov稳定性理论,通过构造广义Lyapunov函数和广义二次性能指标函数,以线性矩阵不等式的形式给出了基于观测器状态反馈的弹性保成本控制器的设计方法.该控制器不仅保证了广义时滞系统是鲁棒稳定而且使其具有相应的性能指标上界.采用一种新方法将系统弹性保成本控制器设计和状态观测器增益矩阵求取转化为两组严格线性矩阵不等式的可行解问题.最后通过算例验证了该方法的可行性和有效性.     

考虑输入约束的半主动悬架非线性自适应控制

针对具有输入约束及参数不确定性问题的汽车半主动悬架系统,提出一种考虑输入饱和的非线性自适应Backstepping控制器.该方法引入一个辅助系统,通过设计新的误差变量,实现对控制饱和的补偿,解决控制输入的幅值约束问题.同时,考虑到悬架系统的参数不确定性问题,采用映射自适应算法设计自适应律,通过构造适当的Lyapunov函数,保证悬架系统的稳定性.仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的隔振性能,而且能够有效降低输入约束和不确定参数对系统性能的影响.     

时变时滞非线性系统自适应神经网络控制

对于一类具有未知时变时滞和虚拟控制系数的不确定严格反馈非线性系统,基于后推设计提出一种自适应神经网络控制方案.选取适当的Lyapunov-Krasovskii泛函补偿未知时变时滞不确定项.通过构造连续的待逼近函数来解决利用神经网络对未知非线性函数进行逼近时出现的奇异问题.通过引入一个新的中间变量,保证了虚拟控制求导的正确性.仿真算例表明,所设计的控制器能保证闭环系统所有信号是半全局一致终结有界的,且跟踪误差收敛到零的一个邻域内.     

基于控制系统直接方法的非线性系统预见控制器设计

针对一类非线性离散时间系统给出最优预见控制器设计方法. 首先运用非线性控制系统直接控制方法的思想, 将非线性反馈部分作为形式输入, 使得系统成为“形式上”的线性系统; 然后, 针对该线性系统, 利用最优预见控制的基本方法设计最优预见控制器; 最后, 利用形式输入与实际输入的关系得到非线性离散时间系统的最优预见控制器. 证明了如果形式线性系统满足一定的可镇定和可检测条件, 则闭环系统是渐近稳定的. 数值仿真结果表明了控制器的有效性.

     

一类具有输入时滞的时变离散系统的预见控制

针对一类具有输入时滞的时变离散系统,研究其预见控制问题.利用差分算子的性质,对系统的输入时滞项和目标信号进行差分处理,构造包含目标信号但不含时滞的扩大误差系统.基于最优控制和预见控制的相关理论,得到了扩大误差系统带有预见前馈补偿的控制器.进一步,利用矩阵分解方法,将高阶Riccati方程进行降阶处理,从而得到原时滞系统的预见控制器.最后通过仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

具有时变时滞的不确定非完整系统的输出反馈镇定

针对一类含有状态时变时滞的不确定非完整系统, 提出一种输出反馈镇定控制算法. 通过应用不连续的输入-状态变换和缩放变换, 将原始研究系统转换为更利于反馈控制器设计的新系统. 基于此系统设计状态反馈控制律, 通过构造状态观测器、利用必然等价原理给出理想的输出反馈镇定控制器. 分析表明, 所设计的控制器能够使得闭环系统的状态渐近趋于零. 最后通过仿真实例表明了所提出控制策略的有效性.

     

轨道摄动对航天器角动量管理的影响和补偿

三轴主惯量接近的航天器长期在轨采用惯性系的角动量管理,使用垂直于轨道面的某一主惯性轴为Y轴,建立参考的惯性系进行控制器设计,轨道摄动使轨道长周期项与时间呈近似线性关系,导致控制器输出线性累加.针对此问题,分析轨道摄动导致控制律失效的原因,参考内模原理扩维方程,重新设计最优控制方法进行惯性系的角动量管理.通过半物理仿真表明了摄动补偿方法的可行性,且角动量和姿态长期稳定性均优于补偿前.     

基于多LPV 模型的调度离线鲁棒预测控制

针对一类具有大工作区域和快时变特性的约束非线性系统, 采用多个线性参数时变(LPV) 模型近似描述原非线性系统. 对于各LPV 模型, 设计基于参数独立Lyapunov 函数的局部离线预测控制器. 构造各局部控制器间的切换策略, 在保证切换稳定性的同时, 使相互重叠的稳定域覆盖期望的工作区域. 仿真结果表明, 相比于已有的调度预测控制方法, 所提出的方法不仅能够保证控制输入在给定的约束范围内, 而且在局部控制器切换次数少的情况下, 获得良好的控制性能.

     

基于反馈增益的AUV稳定神经网络反步变深控制

为解决自主水下航行器的变深控制问题,提出一种基于反馈增益的反步控制方法.首先,通过设计控制器参数消除部分非线性项,在保证系统稳定性的同时设计神经网络控制器来补偿纵倾运动中的模型不确定性;然后,通过自适应鲁棒控制器对神经网络的逼近误差予以消除,以加快神经网络的收敛学习速度,神经网络权值和逼近误差估计的学习律可由李雅普诺夫稳定性理论推导得出,保证了闭环系统的一致最终有界性;最后,通过仿真实验验证了所提出方法的有效性.     

非线性离散奇异摄动系统的组合优化控制方法的合理性分析

分析一类非线性离散奇异摄动系统的降阶组合优化控制器的合理性, 即降阶组合控制器与原始高阶优化控制器之间的关系. 基于快、慢子系统的解耦, 分别对快、慢子系统设计子优化控制器, 并进一步提出作用于原高阶系统的组合优化控制器. 对原高阶系统设计传统高阶优化控制器, 提出组合优化控制器近似等于传统高阶优化控制器的充分条件. 最后通过仿真验证了所得到结论的正确性.

     

一类具有连续分布时滞的分布参数系统的反馈控制

针对一类同时具有变时滞和连续分布时滞的分布参数系统的状态反馈控制问题进行了研究,通过选择适当的Lyapunov-Krasovskii函数,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了变时滞闭环系统渐近稳定的一个充分条件.设计了无记忆的状态反馈控制器,使得在一个正定矩阵存在的条件下,闭环系统是可镇定的,从而得到了常时滞分布参数系统可镇定的一个推论.最后,通过一个数值仿真例子说明了所给出设计方法的可行性和有效性.     

基于Razumikhin 方法的随机时变时滞非线性系统的状态反馈

采用Razumikhin 方法研究一类随机时变时滞非线性系统的状态反馈镇定问题. 利用随机系统的Razumikhin-Mao 理论和反推设计方法, 设计系统的状态反馈控制器, 所设计的控制器能保证闭环系统的平衡点为依概率全局渐近稳定的. 所提出的方法能够彻底地去掉关于随机时变时滞非线性系统传统结果中所要求的时滞导数的限制. 仿真示例验证了所提出状态反馈控制器的有效性.