一类受约束非线性系统的有限时间优化镇定

优化控制方法可以考虑系统性能和节省能源,但是不能给出初始稳定区域的描述.本文阐述的优化控制方法可以给出初始稳定区域的描述,使得约束非线性系统有限时间稳定.首先设计有限时间优化控制器使得系统的状态在有限时间内进入初始稳定区域,同时优化目标函数,系统实现性能最优和消耗最小.进而设计有限时间鲁棒镇定控制器使得系统的状态在有限时间内收敛到原点. Lyapunov函数分析方法给出了吸引域的估计,并确保在不同状态下,设计的控制器使得闭环系统有限时间稳定.最后给出了一个仿真实例验证算法的有效性.     

离散时间分段脉冲系统的有限时间稳定与滤波

利用线性矩阵不等式和松弛变量方法,研究了离散时间分段脉冲系统的有限时间稳定和滤波问题。一方面给出了滤波误差系统有限时间稳定和满足性能要求的充分条件。另一方面也给出了有限时间滤波问题可解的充分条件和滤波器的设计方法。最后通过数值算例表明了结论的可行性和有效性。     

一类非线性大系统分散自适应预设性能有限时间跟踪控制

研究一类非线性互联大系统的分散自适应预设性能有限时间跟踪控制问题.结合神经网络自适应技术、实际有限时间控制理论和预设性能控制方法,提出一种新的预设性能控制设计方法,以解决传统预设性能方法难以实现分散控制的问题.所设计的控制器能够保证大系统中各个子系统的跟踪误差被有限时间性能函数约束,在任意给定的停息时间内收敛到平衡点的一个给定的邻域内,且该闭环大系统的所有信号是实际有限时间稳定的.特别地,该停息时间与系统初始状态无关.两个仿真例子验证了所提出控制方法的有效性和优越性.     

连续时间线性脉冲系统的有限时间滤波

研究了连续时间线性脉冲系统的有限时间滤波问题。一方面给出了滤波误差系统有限时间稳定和满足性能要求的充分条件,并且给出了滤波器的设计方法。另一方面为了避免设计方法中出现的耦合问题,给出了另外两个结论。最后通过数值算例表明了结论的可行性和有效性。     

一类非线性系统全局有限时间观测器设计

本文首先讨论了非线性系统的有限时间稳定, 并给出了其全局有限时间稳定的一个充分条件. 然后, 利用几何齐次理论、Lyapunov稳定性理论, 并通过构造一个增益适应律, 对一类具有下三角结构的非线性系统, 讨论其全局有限时间稳定状态观测器的设计问题, 所设计的观测器是连续非光滑的, 能够在有限时间段内实现状态的精确重构.     

一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈镇定方法

针对一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈镇定问题进行了讨论. 给出了三种基于连续状态反馈的全局有限时间状态反馈镇定方法. 首先，利用非线性齐次系统性质，设计出一种状态反馈控制器，使得闭环系统渐近稳定并且具有负的齐次度；其次，基于有限时间Lyapunov函数的反步构造法，给出了一种有限时间控制器；最后，利用非奇异终端滑模控制技术，得到了一种使闭环系统有限时间收敛到平衡点的反馈镇定控制器. 仿真结果表明了这些方法的有效性.     

分数阶时变切换系统有限时间异步控制

针对一类时变切换系统,当考虑子系统具有分数阶(Fractional Order)特性时,提出了一种基于模型依赖平均驻留时间方法的有限时间稳定性条件及异步切换控制策略.借助Caputo分数阶导数引理和切换Lyapunov函数,利用矩阵不等式技术提出了分数阶时变切换系统有限时间稳定的充分条件.将有限时间稳定的结果进一步推广到有限时间有界的情形,利用平均驻留时间思想提出了分数阶时变切换系统有限时间有界的充分条件,基于该条件设计了系统的异步切换控制器.所给出的设计方法将系统异步切换控制问题转化为矩阵不等式组的求解问题.通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性.     

不确定广义大系统有限时间鲁棒分散控制

研究不确定连续广义大系统的有限时间鲁棒分散控制问题,设计系统的有限时间鲁棒分散状态反馈控制器.首先应用广义Lyapunov 函数法,给出不确定广义大系统有限时间鲁棒稳定的充分条件;其次,给出不确定广义大系统应用分散状态反馈控制器鲁棒镇定的充分条件和有限时间鲁棒分散控制器的设计方法;最后,通过仿真例子验证所提出方法的有效性.     

随机马尔科夫跳跃系统有限时间控制

研究了转移概率部分信息未知的随机马尔科夫跳跃系统的有限时间控制问题.首先,介绍了有限时间随机稳定性与随机镇定性的概念;然后,利用矩阵变换、数学期望以及Gronwall不等式等方法,给出了系统为有限时间随机稳定的判定准则.利用上述结果,得出了系统状态输出反馈随机镇定的充分条件;进一步,考虑到实际工程中系统状态的不完全可测性,给出了保证系统有限时间随机镇定的动态输出反馈控制器设计方式,并求得了此控制器存在的判定条件.最后,用一个数值算例说明了控制器设计方法的有效性.     

离散随机Markov跳跃系统有限时间有界控制

研究一类带乘性噪声的离散时间随机Markov跳跃系统的有限时间控制问题.首先,定义系统的有限时间稳定和有限时间有界,通过逐次迭代和条件期望给出系统有限时间稳定的充分必要条件;其次,针对含干扰的系统,利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术得到系统有限时间有界的充分条件并设计状态反馈镇定控制器;然后,进一步考虑转移概率信息不完全下的有限时间有界问题;最后,通过数值例子验证了所提出方法的有效性.     

高速列车非线性系统的分数阶有限时间控制器设计

针对具有输入非线性, 不确定的气动阻力, 未知的车间力, 外部扰动以及未知的执行器故障等特征的高速列车非线性系统, 结合分数阶稳定性原理以及有限时间控制理论, 本文设计了一种分数阶有限时间控制器以实现高速列车更快速且更高精度的跟踪控制. 该控制器能够直接补偿高速列车的不确定性和非线性以及执行器故障而不需任何“试错”过程, 且稳定时间可由控制参数的不同选择来调整. 仿真研究验证了所设计控制器的有效性和优越性.     

Finite-time control of mobile robot systems with unmeasurable angular and linear velocities via bioinspired neurodynamics approach

This paper addresses the stability analysis and adaptive robust finite-time bioinspired neurodynamics control for a class of mobile robot systems with unmeasurable angular and linear velocities, and time-varying bounded disturbance. The error system of the mobile robot is decomposed into two subsystems based on the system model. The state feedback control laws with observers are designed for the two subsystems, and the adaptive robust finite-time bioinspired neurodynamics controller (ARFBNC) is designed based on the state feedback control laws and two subsystems. The stability conditions in the form of linear matrix inequalities (LMIs) are derived by introducing the Lyapunov–Krasovskii functional. The unmeasurable angular and linear velocities, and time-varying bounded disturbance are estimated effectively by employing the state feedback control laws with observers. The smooth bounded outputs are obtained and the sharp jumps of initial values for the state variables are reduced. The closed-loop system is asymptotically stable and the state errors converge to an adjustable bounded region by introducing the Lyapunov–Krasovskii functional. The simulations are performed to show the effectiveness of the proposed methods.     

Leader-follower finite-time formation control of multiple quadrotors with prescribed performance

This paper investigates the leader-follower formation problem for a group of quadrotors. Finite-time control scheme and prescribed performance control method, which are regarded as two highlights, are introduced in this paper. First, a control scheme with prescribed performance is used to control the translational movements to ensure the quadrotors obtain a relative gentle transient process and an adjustable steady-state error bound. Then, the desired orientations for the rotation subsystem provided by translational movements part are stabilised by a fixed-time control law. Finally, by designing a finite-time formation controller, followers can track the desired position and heading angle in finite time, which is important for the practical application. Several simulation results are given to show the effectiveness of the designed control strategy.     

一类机械臂系统自适应有限时间有界H∞跟踪控制

考虑一种电机驱动的单连杆机械臂系统在受到输出约束时的自适应有限时间H∞跟踪控制问题.一个有限时间有界H∞性能的新概念被提出,并结合障碍Lyapunov函数(BLF)、神经网络自适应技术、有限时间控制理论和H∞控制理论,提出了一种该系统在输出受限条件下的自适应神经有限时间有界H∞跟踪控制器设计方法,避免了许多有限时间控制...     

马尔可夫跳变系统基于观测器的有限时间容错控制

针对具有一般不确定转移速率的单边Lipschitz Markovian跳变系统,设计了有限时间故障估计观测器和容错控制器.首先,提出一种自适应的有限时间故障估计观测器,它对未知输入具有鲁棒性,能够同时估计出系统的状态、执行器故障和传感器故障,并确保了误差系统的H_∞有限时间有界.然后,基于所估计的状态和执行器故障,提出一种有限时间故障容错控制方法确保闭环系统H_∞有限时间有界.通过线性矩阵不等式的形式,给出了所设计的有限时间观测器和控制器存在的充分条件.最后,通过一个仿真实例,验证了所提方法的有效性.     

Distributed finite-time regulation of a class of networked heterogeneous multi-agent systems

In this paper, we investigate the finite-time regulation problem for heterogeneous multi-agent system composed of linear first-order, second-order integrator agents and nonlinear Euler-Lagrange (EL) dynamical agents. Based on homogeneity approach, a continuous finite-time controller is designed. A distinctive feature of this work is to address the finite-time consensus problem of first-order, second-order integrator agents and nonlinear EL agents in a unified theoretical framework. Simulation results are also provided to illustrate the effectiveness of the controller.     

多无人机完全分布式有限时间编队控制

针对分布式通信网络,研究多无人机完全分布式编队生成和保持控制问题.基于滑模和自适应方法设计自适应耦合增益,进而结合与邻居无人机之间的相对状态设计一种新的有限时间编队控制器.该算法去掉了传统编队控制器依赖通信网络范围和拓扑及Leader无人机状态等全局信息的限制,基于Lyapunov理论证明无人机编队误差在有限时间可以收敛到边界可调的邻域内.对三维运动的多无人机编队进行仿真验证,结果显示,所设计的编队控制算法可以实现多无人机有限时间完全分布式编队生成和保持.