Optimal control of distributed parameter systems with discrete constrained inputs†

The optimal control of linear distributed parameter systems, which are represent able by a linear vector integral equation, is investigated. Restricting the control action to be discrete in time, the problem of minimizing the mean-square error, between specified desired final state functions and the actual state functions at a prescribed final time, subject to an energy constraint on the controlling functions, is treated. A necessary and sufficient condition from functional analysis is used to derive an equation whose solution yields the optimal control vector. Two convergence properties for the discrete problem are established which can be used to determine a good approximate solution to the corresponding measurable optimal control problem. An illustrative example is given.     

An Internal-Model Controller for a Class of Single-Input Single-Output Nonlinear Systems: Stability and Robustness

A controller design procedure for a class of nonlinear systems is presented. The structure of the control system corresponds to the so-called internal-model controller that, for linear systems, has exhibited good performance and stability robustness with respect to disturbances and to uncertainty in the plant parameters. The systems involved are single-input single-output and fully linearizable by coordinates transformation and state feedback. It is shown that the plant output converges to a constant reference, even under the presence of constant disturbances and parameter uncertainties, provided the closed-loop system has an asymptotically stable equilibrium point placed anywhere. This scheme does not need an explicit design of a nonlinear observer; instead, it uses the state of a plant model. A conservative stability robustness margin is estimated by applying standard results of Lyapunov theory.     

非线性离散系统基于观测器的反馈控制

针对一类非线性离散系统,首先提出了一种新的容易实现的状态观测器设计了方案,并证明了观测器的收敛性,其次设计了系统基于观测器的输出反馈稳定化控制器,最后给出了数值算例,仿真结果表明,本文设计方法的有效性。     

关于非线性系统非正则线性化的一个充分条件

本文得到关于仿射非线性系统非正则反馈线性问题的一个充分条件,给出并讨论了一个例子。     

一类MIMO非线性系统的稳定干扰解耦控制

基于非线性系统的微分几何理论相对阶概念,研究了一类M IMO非线性系统的干扰解耦问题(DDP),定义了M IMO系统关于干扰的向量相对阶,给出了该类非线性系统通过静态状态反馈的干扰解耦可解的充分必要条件,并进一步讨论了解耦系统反馈镇定问题,给出了解耦系统可镇定的充分条件,仿真结果验证了该方法的有效性.     

精确反馈线性化在移动机器人轨迹跟踪中的应用

本文首先介绍了轮式移动机器人从原始形式到链形式的转换 ,并以此为对象 ,通过动态扩展 ,引入了精确反馈线性化的方法 ,将链形式精确地转换为输入输出线性系统 ,在此基础上 ,设计了反馈控制器对轮式移动机器人的轨迹跟踪进行控制 .仿真结果说明了方法的可行性     

广义准无限时域非线性预测控制（英文）

将准无限时域非线性预测控制方法推广到更一般的情况, 并给出了闭环约束系统的稳定性条件及最优解的存在条件. 基于反馈线性化技术讨论了广义准无限时域非线性预测控制的实现及较大终端域的获取. 该方法能显著减少在线优化所需的时间.     

非线性离散系统的反馈线性化

本文研究一类多输入非线性离散系统的线性化问题,给出了非线性离散系统状态反馈线性化的充要条件。     

基于最大反馈线性化的TORA系统非奇异镇定控制

针对TORA系统的镇定控制问题,提出一种基于最大反馈线性化的非奇异控制器设计方案.应用拉格朗日方程建立TORA系统的数学模型,采用微分代数方法计算TORA系统中具有最大相对阶的虚拟输出函数,以此为基础通过反馈线性化将TORA的数学模型转化为具有稳定内动态的三阶线性系统,采用极点配置方案为TORA系统设计镇定控制器.为了解决控制律中存在的奇异值问题,采用梯度动力学方法对控制器进行调整.最后通过仿真分析验证基于最大反馈线性化的控制方案的有效性.     

一类不确定非线性系统的指数鲁棒输出跟踪

研究一类不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪控制问题。应用输入／输出反馈线性化法和李亚普诺夫方法,提出一种基于不确定项上界的连续型鲁棒输出跟踪控制器设计方法。该控制器不仅可确保闭环系统的状态一致最终有界,使系统输出按指数规律跟踪期望输出,而且计算简单,更易实现。仿真结果证明了该方法的可行性与有效性。     

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.     

R4上关于动态反馈线性化的一个定理

本文证明对低于４维的仿射非线性系统,可通过可逆动态状态反馈线性化的系统一定可通过加积分器线性化。     

Dynamic output feedback linearization and global stabilization

We present a class of single-input single-output nonlinear systems which are globally transformable by a dynamic output feedback control and a time-varying state space transformation into a linear, observable and minimum phase system. We then show how those systems can be globally stabilized by a dynamic output feedback nonlinear control and how global output tracking can be achieved as well.     

基于反馈线性化同步伺服电机鲁棒跟踪控制

为了保证具有不确定非线性的PM同步伺服电机驱动系统的稳定性,确保闭环系统的输出准确跟踪期望输出并减少不确定项对该驱动系统的影响,利用Lyapunov稳定性理论,设计了一种基于反馈线性化的鲁棒跟踪控制器,并作了相应的仿真研究。仿真结果表明,该控制器不仅确保闭环系统的输出按指数规律跟踪期望输出,而且保证闭环系统状态的一致最终有界。该控制器设计简单,易于实现,具有很好的实用性。     

Nonsmooth stabilizability and feedback linearization of discrete-time nonlinear systems

We consider the problem of stabilizing a discrete-time nonlinear system using a feedback which is not necessarily smooth. A sufficient condition for global dynamical stabilizability of single-input triangular systems is given. We obtain conditions expressed in terms of distributions for the nonsmooth feedback triangularization and linearization of discrete-time systems. Relations between stabilization and linearization of discrete-time systems are given.     

一类具有L∞范数有界扰动的非线性系统鲁棒控制

首先针对不确定非线性系统,基于L∞范数定义了鲁棒稳定化和鲁棒跟踪控制问题.然后利用反馈线性化技术和Lvapunov方法,设计了相应的鲁棒控制器.仿真结果验证了控制器设计的正确性.     

磁浮列车的非线性控制问题研究

建立了磁浮列车悬浮系统模型, 针对模型的非线性问题, 利用反馈线性化技术, 将系统的输入-状态线性化, 设计出一个P控制器和一个非线性补偿器, 得到了良好的仿真结果. 在此基础上, 进行了数字控制实验, 比较了仿真和实验结果. 实验表明反馈线性化技术可以解决磁浮列车非线性模型的控制问题.