Buck变换器的离散时间全程滑模控制

针对含有匹配不确定项的线性离散时间系统,设计了一种全程滑模控制器,使系统状态在初始时刻就在切换区内．给出了一种双曲正切离散趋近律,由这种改进的趋近律所设计的控制器不但可以减小系统稳态误差,而且能够削弱系统的抖振强度．将该方法应用在Ｂｕｃｋ变换器的控制器设计中,对Ｂｕｃｋ变换器的电压进行跟踪控制,仿真结果验证了所给控制策略的有效性．

     

一类离散不确定时滞系统的输出反馈变结构控制

针对一类离散不确定时滞系统,提出一种输出反馈变结构控制算法,该算法使系统状态无需完全可测.通过研究离散不确定时滞系统的简约型,基于LMI技术给出了滑模平面的设计方法,推导出了稳定的滑模面存在的充分条件,并将参数不确定性的影响等效为名义时滞系统的外界干扰,利用时延技术对干扰进行在线估计,从而抵消掉系统中的不确定性&采用离散趋近律的方法设计控制律,并通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.

     

不确定离散切换系统的滑模控制

研究一类不确定离散切换系统的鲁棒滑模控制问题.针对传统变结构控制应用于离散系统时易失去其鲁棒性的问题,提出一种采用带调整参数递归式滑模函数的离散滑模控制策略,改进了离散时间滑模控制系统的趋近律方法,并针对不确定因素的影响设计了无须知道扰动上界的估计器.应用Lyapunov函数给出了离散切换系统的滑动模态可达条件,并设计了离散切换规则.仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.

     

基于一种新型趋近律的自适应滑模控制

首先, 利用特殊幂次函数和反双曲正弦函数构造一种新型滑模变结构控制趋近律; 然后, 采用该趋近律设计一种自适应滑模控制律, 并证明滑模控制系统误差渐近收敛. 仿真实验表明: 在存在时变转动惯量和摩擦力矩扰动的情况下, 该自适应滑模控制系统具有较高的位置和速度跟踪精度, 并有效减弱了控制输入信号的高频震颤现象; 同时, 采用反双曲正弦函数的自适应律能较好地平滑系统转动惯量估计值, 减小控制输入信号的幅值.

     

基于跟踪微分器的离散滑模控制器

利用跟踪微分器设计了一种新的离散滑模控制器,可以从不连续的指令信号中合理提取连续信号及微分信号,且不需要利用线性外推的方法预测指令信号下一时刻的值及其微分．与基于趋近律的离散滑模控制器进行的对比仿真表明,所设计的控制器在保持传统滑模控制固有强鲁棒性的同时,控制器的输出几乎不存在抖振现象,而且在跟踪不连续的指令信号时,系统表现出良好的动态品质．

     

基于双幂次趋近律的滑模控制方法

针对滑模控制中传统趋近律存在抖振、收敛速度慢的问题, 提出一种基于特定双幂次趋近律的滑模控制方案. 双幂次趋近律具有全局快速的固定时间收敛特性, 收敛时间存在与滑模初值无关的上界. 当系统存在有界集总扰动时, 双幂次趋近律能使滑模及其一阶导数在有限时间收敛到稳态误差界内. 仿真分析验证了所提出方法的有效性.

     

自适应非奇异终端滑模控制及其在BPMSM中的应用

为提高终端滑模控制中状态变量的全局快速收敛性, 提出一种自适应变速指数趋近律. 该趋近律引入状态变量的一阶范数, 根据状态变量距离平衡点的远近自适应调整指数趋近速度和等速趋近速度, 从而实现缩短趋近时间的同时削弱系统抖振. 应用该趋近律设计无轴承永磁同步电机(BPMSM) 转子速度及径向位移非奇异终端滑模控制器, 仿真结果表明, 该方法能快速地跟踪转速及径向位移给定值, 系统超调及稳态静差小, 具有较强的鲁棒性.

     

基于约束输入变速吸引律的离散重复控制器设计

针对离散时间线性系统的周期跟踪问题, 提出一种能够约束控制输入变化速度的变速吸引律, 结合干扰抑制措施构造了理想误差动态, 并由此导出离散重复控制器. 分析表明, 该变速吸引律能使跟踪误差在有限时间内单调收敛至零, 且误差收敛速度可控. 为刻画误差动态行为, 推导了有界扰动下的误差单调收敛域、绝对值收敛域和稳态误差带, 并给出了收敛步数. 针对伺服电机系统的仿真与实验结果验证了所提出控制方案的有效性.

     

离散线性信息融合最优跟踪控制

提出一种有限时间离散线性最优跟踪控制问题的新解法---信息融合估计解法.基于信息融合估计理论,推导出协状态融合滤波方程和控制量融合估计值,由此获得最优融合控制律及二次性能指标最小值.从理论上证明了信息融合估计解法与传统解法的等同性.从信息融合的角度建立了有限时间离散线性最优跟踪控制系统,从而统一了最优控制问题和最优估计问题.电机系统的控制仿真结果验证了该解法的有效性以及与传统解法的等同性.

     

一类直接模型参考Backstepping自适应控制

提出一种新的直接模型参考Backstepping自适应控制系统结构.该系统在直接模型参考自适应控制(MRAC)结构的基础上,增加了Backstepping控制信号发生器,通过Backstepping方法的灵活设计获得良好的过渡过程品质,得到直接MRAC在稳定性和鲁棒性设计等方面的优点.采用高阶调节器设计了未具规范化的直接模型参考Backstepping自适应律,克服了传统自适应律引入规范化信号后使系统过渡过程品质下降的缺点.

     

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．

     

基于信息融合估计的离散系统最优跟踪控制

针对期望输出和未来干扰无预见的离散线性系统最优跟踪问题,提出一种基于信息融合最优估计的控制方法.若将当前给定值和可测干扰值分别看作系统未来输出和干扰的预见值,则跟踪控制问题可转化为具有无限预见步数的预见控制问题,并将无限预见信息融合成一步等效预见信息,进而获得近似最优融合控制律.对线性直流电机系统和宏观经济系统的仿真结果均验证了该控制器在提高系统跟踪精度和抑制干扰等方面的有效性.

     

离散时间系统重复控制的理想误差动态方法

针对周期参考信号下的离散时间系统, 引入吸引律构造理想误差动态特性, 并基于理想误差动态设计重复控制器. 重复控制能够实现周期性扰动的完全抑制, 从而提高控制能.为了消除颤振现象, 以饱和函数替换重复控制器中的符号函数. 分别推导了理想误差动态方程的单调减区域、吸引层和稳态误差带的边界, 用于刻画误差动态行为, 并给出了数值仿真结果. 在逆变器装置上完成的实验进一步表明了所提出的重复控制方法的有效性.

     

基于分布参数模型的柔性臂变结构力控制

提出一种基于受约束柔性臂分布参数模型的变结构力控制方法,避免了集中参数模型的缺陷,解决了系统存在模型不确定性和外部干扰影响下的力控制问题.通过Lyapunov函数设计了系统的变结构控制器,其中滑模面设计为系统转动角,转动角速度和柔性臂根部应变的线性组合.利用线性算子半群理论和LaSalle不变集原理,证明了闭环系统的渐近稳定性.仿真结果验证了该方法的有效性.

     

不确定离散时间系统积分滑模保性能控制

针对不确定离散时间系统,研究其积分滑模（ＩＳＭ）保性能控制的设计问题．将最优保性能积分滑模面设计问题,转化为一个具有线性矩阵不等式（ＬＭＩ）约束的目标函数凸优化问题,给出了最优保性能积分滑模面存在的充分条件,并结合干扰估计器设计相应的保性能控制器．与传统滑模控制相比较,积分滑模保性能控制系统具有全阶滑动模态,系统的鲁棒性得到加强,消除了控制抖振和稳态抖振．仿真结果验证了该方法的有效性．

     

基于滑模观测器的永磁同步电机变结构鲁棒控制

提出一种由一个变结构控制器和一个滑模观测器组成的控制系统,用于永磁同步电机的无传感器鲁棒控制.首先利用Lyapunov稳定性原理分析得到观测器的收敛条件及自适应率,并证明了其稳定性;然后以转速误差为参量建立滑模面,构造出变结构速度控制器,推导出自适应速度控制律,并得到速度控制的参考电流和参考电压.该方案的控制性能不依赖于电机参数和干扰变化,具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了该方案的有效性与正确性.

     

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.

     

高阶无模型自适应迭代学习控制

针对一类非线性非仿射离散时间系统,提出了高阶无模型自适应迭代学习控制方案.控制器的设计和分析仅依赖于系统的输入/输出(I/O)数据,不需要已知任何其他知识.该方法采用了高阶学习律,可利用更多以前重复过程中的控制信息提高系统收敛性,且学习增益可通过"拟伪偏导数"更新律迭代调节.仿真结果验证了所提出算法的有效性.

     

有界丢包网络环境下不确定系统的预测控制

研究了有界丢包网络环境下的多包不确定系统的鲁棒预测控制．首先在构建无限时域性能代价函数时,不同于传统预测控制方法,只考虑成功数据传输序列,并由此提出了两种鲁棒预测控制方法：将无限时域控制作用参数化为一个状态反馈控制律;或参数化为一个自由控制作用接一个状态反馈控制律．与传统方法一样,采用性能代价函数作为Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数证明了系统的闭环稳定性．仿真实例验证了此方法的有效性．

     

带有持续扰动的时滞非线性大系统的最优跟踪控制

研究具有外界持续扰动的时滞非线性大系统的无静差最优跟踪控制问题 .将时滞非线性大系统分解为带有互联项的N个时滞非线性子系统,基于内模原理对子系统构造扰动补偿器,将带有外部持续扰动的子系统化为无扰动的增广系统 .通过灵敏度法求解不含时滞的两点边值问题,得到子系统的最优跟踪控制律,截取最优跟踪控制律的前N项作为次优控制律来近似系统的最优控制律. 仿真实例表明了该设计方法的有效性.