运用区间算法的约束非线性系统鲁棒模型预测控制

针对一类具有输入和状态约束的干扰有界非线性系统,提出了基于区间分析的约束非线性鲁棒模型预测控制,以降低计算量并扩大系统吸引域.首先,在集合运算的基础上,利用区间运算和函数区间扩展,给出了一种计算效能更好、保守性更低的非线性系统鲁棒一步集计算方法;其次,构造重叠的多面体控制不变集序列并以此计算约束非线性系统的鲁棒多步集,并通过设计基于集合的在线优化策略,提出了基于鲁棒一步集的单步优化非线性模型预测控制,有效降低了非线性优化的在线计算量;最后,仿真实例验证了算法的有效性.     

基于可达集的鲁棒模型预测控制

设计了一种基于可达集的鲁棒模型预测控制算法.首先确定了一个鲁棒不变集,并将此不变集用作模型预测控制的终端约束集;接着采用终端约束集对可达集的包含度作为优化指标;最后,采用预测时域逐渐减小的控制策略以保证在线优化存在可行解.从理论上证明了吸引域内的任意点在有限时域内都会被引导至终端约束集并始终停留在此集之内,并由仿真算例验证了本文所设计鲁棒模型预测控制算法的可行性.     

未知离散非线性系统的鲁棒自适应NN控制

利用WNN(小波神经网络)逼近未知函数，将未知离散非线性系统转化为一类参数化严格反馈系统，进而对变换后的系统给出一个避免过参数化的自适应反推控制器，并证明该控制器可保证在存在参数不确定性和函数不确定性的条件下，整个自适应系统的状态全局有界，同时也可保证系统的跟踪误差落在一个大小与不确定性成比例的紧集中，仿真结果表明该控制器具有较强的鲁棒性，可适用于不同的对象。     

衰减扰动下非线性预测控制系统的鲁棒稳定性

考虑一般形式的非线性预测控制系统,研究带终端约束的稳定预测控制策略在衰减扰动下的鲁棒稳定性问题,首先引入离散非线性系统的输入状态稳定性,然后针对上述预测控制策略得出了系统的稳定性结论。     

基于鲁棒一步集的Tube不变集鲁棒模型预测控制

针对一类干扰有界的输入和状态受约束线性离散系统,提出了一种基于鲁棒一步集的Tube不 变集鲁棒模型预测控制方法.首先采用多面体不变集离线设计方法得到基于多面体不变集序列的扩 展终端约束集;然后为了扩大鲁棒模型预测控制的初始状态允许区域,并提高系统的鲁棒性,在扩展终端约束集的基础上,通过引入鲁棒一步集并借助Tube不变集控制策略,设计了基于鲁棒一步集的鲁棒模型预测控制方法,并给出了算法的存在性和稳定性证明. 该方法不仅极大地扩大了初始状态允许区域,而且对有界干扰具有有效的抑制作用,使得受扰系统收敛到以原点为中心的最小鲁棒正不变集内.最后仿真验证了算法的有效性.     

一种基于神经网络的鲁棒型预测控制算法

针对复杂工业过程中存在的时滞、强干扰的严重非线性控制对象,仿真研究了一种利用神经网络作为预测模型,遗传算法作为滚动优化策略的预测控制方法.在算法中为了提高辨识非线性系统的鲁棒性以及降低控制器对未建模动态的敏感性,引入了一种伪模型,即将系统实际输出与预测输出综合成的新的输出信号,由该信号代替量测输出.仿真结果表明对于非线性被控对象该方法具有良好的鲁捧性和跟踪性能,对于改善非线性预测控制不失为一种有益的尝试.     

机器人的鲁棒预测控制

本文提出基于误差预测的机器人鲁棒控制器。考虑到机器人的动力学建模误差影响其控制性能,本文建立机器人的误差模型,给出预测建模误差对运动轨迹偏差的作用的有效方法,并提出建模误差的鲁棒性补偿。本文分别在关节空间和直角空间针对冗余机器人和非冗余机器人提出鲁棒预测控制器设计,其有效性由仿真例子检验。     

一类干扰有界约束非线性系统的鲁棒模型预测控制

针对一类干扰有界约束非线性系统设计了基于控制不变集切换策略的鲁棒模型预测控制算法.针对非线性系统线性化之后的结果,给出了平衡点的非线性标称系统控制不变集的计算方法.然后在考虑线性化误差和加性有界干扰影响的基础上,构造了平衡点附近最小鲁棒正不变集.结合不变集切换策略和Tube不变集控制方法,提出了干扰有界约束非线性系统的不变集切换策略.最后将该算法应用到一类典型的非线性化工过程连续搅拌反应釜(CSTR)中,仿真结果验证了算法的有效性.     

基于神经网络的时间序列鲁棒预测

为了实现神经网络预测模型的便棒预测,提出一种基于非线性偏自相关的一般化预测模型辨识方法。该方法通过考察待预测时间序列的当前序列值对各阶历史序列的不可约自依赖,确定神经网络这类非线性自回归模型的自回归阶数。实现表明,该方法可有效地提高神经网络预测模型的鲁棒预测能力。     

一种基于衰减集结的鲁棒预测控制器

高效鲁棒预测控制 (ERPC) 是一种在线计算量较小, 且控制性能较好的鲁棒预测控制算法. 但采用单一椭圆不变集的设计方法存在保守性. 本文采用衰减集结策略, 通过离线设计在系统状态空间中投影彼此正交的两个椭圆不变集, 在线进行凸组合的方法设计 ERPC 控制器, 使系统初始可行域进一步扩大, 并在一定程度上改善了控制性能.     

非线性约束系统H∞鲁棒预测控制

针对一类具有状态约束和控制约束的离散非线性系统，本文采用有限维参数化方法提出了一种基于闭环优化的H∞鲁棒预测控制算法．这种算法把预测控制的滚动优化机制同微分对策理论和非线性H∞控制理论做了有机结合；在闭环优化中通过有限维参数化方法把控制变量参数化为多项式控制变量，并且引入被控系统的过渡平衡点．这样算法不但可以处理不确定系统，而且降低了在线闭环优化的计算复杂度．进一步，证明了算法的可行性和对有界不确定性系统的鲁棒稳定性．最后，用数值仿真验证了算法的有效性．     

基于单网络评判学习的非线性系统鲁棒跟踪控制

针对一类具有不确定性的连续时间非线性系统,提出一种基于单网络评判学习的鲁棒跟踪控制方法.首先建立由跟踪误差与参考轨迹构成的增广系统,将鲁棒跟踪控制问题转换为镇定设计问题.通过采用带有折扣因子和特殊效用项的代价函数,将鲁棒镇定问题转换为最优控制问题.然后,通过构建评判神经网络对最优代价函数进行估计,进而得到最优跟踪控制算法.为了放松该算法的初始容许控制条件,在评判神经网络权值更新律中增加一个额外项.利用Lyapunov方法证明闭环系统的稳定性及鲁棒跟踪性能.最后,通过仿真结果验证该方法的有效性和适用性.     

变参考轨迹下的鲁棒迭代学习模型预测控制

迭代学习模型预测控制是针对间歇过程的先进控制方法.它能通过迭代高精度跟踪给定参考轨迹,并保证时域上的闭环稳定性.然而,现有的迭代学习模型预测控制算法大多基于线性/线性化系统,且没有考虑参考轨迹变化的情况.本文基于线性参变系统提出一种能有效跟踪变参考轨迹的鲁棒迭代学习模型预测控制算法.首先,采用线性参变模型准确涵盖原始非线性系统的动态特性.然后,将鲁棒H∞控制与传统迭代学习模型预测控制相结合,抑制变参考轨迹带来的跟踪误差波动,通过优化线性矩阵不等式约束下的目标函数求得控制输入.深入分析了鲁棒迭代学习模型预测控制的鲁棒稳定性和迭代收敛性.最后,通过对数值例子和连续搅拌反应釜系统的仿真验证了所提出算法的有效性.     

有界扰动系统高效鲁棒预测控制器设计

具有有界扰动的有约束线性系统是一类常见的不确定系统. 针对此类系统, 本文借鉴扰动不变集方法, 通过离线设计两个椭圆不变集以降低以往设计的保守性, 进而提出一种有界扰动系统的高效鲁棒预测控制器(SD–ERPC)的设计方法. 该方法能够较好地处理扰动对系统的影响, 在减小控制器在线计算量的同时, 扩大原ERPC设计的初始可行域, 且具有较好的控制性能. 文中给出了SD–ERPC控制器可行性和鲁棒稳定性的理论证明,并通过仿真算例验证了该控制器的有效性.     

基于标签噪声鲁棒学习的疾病风险预测

疾病风险预测能够筛查易患人群, 并在早期进行预防干预措施以降低疾病的发生率及死亡率. 随着机器学习技术的快速发展, 基于机器学习的疾病风险预测得到了广泛应用. 然而, 机器学习十分依赖于高质量的标注信息, 医疗数据中存在的标签噪声会给构建高性能的疾病风险预测算法带来严峻挑战. 针对这一问题, 本文提出了一种基于深度神经网络和动态截断损失函数的噪声鲁棒学习方法用于疾病风险预测. 该方法引入动态截断损失函数, 融合了传统交叉熵函数的隐式加权特性和均方差损失函数的标签噪声鲁棒性; 通过构造训练损失下界, 并引入样本动态加权机制减小可疑样本的梯度, 限制可能的带噪样本在训练过程中的权重, 进一步增强模型的鲁棒性. 以脑卒中筛查数据集为例进行实验, 结果表明本文算法在各个标签噪声比例下均能取得良好的预测性能, 可降低疾病风险预测中标签噪声的负面影响, 实现了带有标签噪声数据的鲁棒学习.     

非线性系统鲁棒控制器设计的研究*

本文首先指出「１」中证明不足，进一步在补充假设下，对一类含非匹配不确定项的系统设计出新的鲁棒控制器，仿真结果表明，此控制器有保证闭环系统具有理想品质。     

基于模型参考的鲁棒自适应控制

针对一类具有未知参数、未建模动态和外界干扰的不确定非线性系统,选择适当的参数对这些不确定性进行估值、补偿和模型参考,利用Backstepping方法,设计了一种新的鲁棒自适应控制器。该控制器能保证闭环系统的所有信号是全局有界的,跟踪误差收敛到一个小的残差集内。仿真结果表明该方法的有效性。     

在线优化线性反馈增益的非线性鲁棒预测控制方法

以鲁棒控制不变集作为预测控制的终端约束集,设计了一种新的鲁棒预测控制算法.将预测控制在不同采样点的待优化控制律考虑为线性反馈控制律,并通过在线优化求解线性反馈增益.从理论上证明了若采用所设计的鲁棒预测控制器,则系统是输入状态稳定的.最后通过计算机仿真验证了所提出设计方法的可行性.     

饱和约束系统的鲁棒模型预测控制

针对饱和约束系统提出了一种鲁棒模型预测控制算法,分别考虑了多面体不确定性和结构反馈不确定性.考虑无穷时域的最坏二次性能指标,通过采用带有饱和特性的反馈控制结构,将控制律的求解转化为一个在线的线性矩阵不等式优化问题.初始时刻优化问题的可行性保证了闭环控制系统的鲁棒稳定性.最后的仿真结果说明了算法的优越性.