随机丢包时延网络控制系统动态输出反馈控制

针对传感器与控制器、控制器与执行器之间具有随机丢包和时延的网络控制系统,研究统一建模及动态输出反馈控制问题.采用多个马尔可夫链分别描述前向通道和反馈通道的随机丢包与时延过程,将闭环网络控制系统建模成具有多个模态的马尔可夫随机跳变系统.利用增广矩阵技术和李雅普诺夫方法得到闭环系统随机稳定的充分条件,给出动态输出反馈控制器的设计方法.通过倒立摆系统验证动态反馈控制的有效性.     

基于随机丢包的网络控制系统控制器设计

针对网络控制系统的数据包丢失(丢包)问题,提出将数据包丢失过程理解为一类随机过程,将随机丢包丢失过程建模为一个随机Markov链,系统的模型则可以表示成一类Markov跳变系统.利用Lyapunov稳定性、Markov跳变系统理论和随机最优控制理论分析闭环系统的稳定性,设计基于随机丢包的动态输出反馈控制器,利用Matlab的LMI工具箱,利用双线性矩阵不等式的可行解给出控制器的参数.并用实例验证了该方法的有效性.     

一类具有输入量化和未知扰动的非线性系统的自适应有限时间动态面控制

本文研究了具有量化输入信号和未知扰动的非线性系统的有限时间自适应输出反馈动态面控制问题.在控制设计过程中,利用模糊逻辑系统对系统中的非线性项进行逼近.然后引入一种滞回量化器来避免量化信号中的抖振,并且构造模糊观测器来估计系统中不可测的状态.为了提出一种有限时间控制策略,首先给出了半全局实际有限时间稳定的判据.在此基础上,将动态面控制技术与反步法相结合,设计了自适应模糊控制器.该控制器不仅能保证跟踪误差在有限时间内收敛到原点的一个小邻域,而且可以保证闭环系统中所有信号的有界性.最后通过一个仿真实例验证了该控制方法的有效性和可行性.     

非线性纯反馈时滞系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类不确定非线性纯反馈时滞系统的自适应模糊跟踪控制问题,本文采用模糊逻辑系统来逼近系统中未知的非线性函数,利用自适应方法和Backstepping方法构造出一种自适应模糊控制器,并给出了非线性纯反馈时滞系统跟踪控制问题可解的充分条件.仿真结果表明,所设计的自适应模糊控制器,保证闭环系统的所有变量有界,并确保系统输出有效跟踪给定的参考信号,跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域之内,同时其他闭环信号保持有界.该控制方法可以有效地减少系统在线计算负担.     

基于Razumikhin方法的非线性时滞系统的自适应模糊控制设计

【中文摘要】 为研究一类单输入单输出非线性时滞系统的自适应跟踪控制问题,基于Lyapunov Razumikhin泛函方法给出了一种新的自适应模糊控制器设计方法,利用模糊逻辑系统来估计系统中未知的非线性函数,用backstepping方法来设计跟踪控制器。所设计的自适应模糊控制器能确保所有的闭环信号有界,同时系统输出收敛到所期望轨线的一个小邻域中。仿真例子表明文中所提出的控制方案能够有效地跟踪给定的参考信号。     

基于障碍李雅普诺夫函数非线性系统的死区补偿控制

本文集中在带有部分状态约束的非线性单输入单输出系统的自适应控制器设计上.考虑了非对称死区的非线性输入特性,选取障碍李雅普诺夫函数用来阻止部分受约束的状态违反约束条件.根据障碍李雅普诺夫函数反步法,解决了该类系统的输出跟踪问题,同时也处理了死区非线性带来的影响.针对下三角结构的非线性系统,设计了自适应控制器,证明了闭环系统所有信号都是有界的,同时保证了系统输出可以跟踪上参考信号.最后,仿真结果表明了所提方法的有效性.     

具有执行器饱和系统的控制器设计理论及应用研究

在实际的控制系统中,带有执行器饱和系统是一类常见的非线性系统,如果仅用传统的线性方法对系统控制,执行器的饱和将使系统的动态性能降低,甚至导致闭环系统不稳定。为了降低饱和对闭环系统的影响．本文设计了由非线性控制律和PID控制器两部分组合而成的控制器。非线性部分使闭环系统输出达到设定值时有较大阻尼率以降低超调量。本方法应用于伺服跟踪系统,仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于观测器的非线性时滞系统的自适应模糊控制

针对非线性严格反馈时滞系统的自适应模糊控制问题,给出了基于观测器的输出反馈模糊自适应控制方案,利用系统界函数的单调递增性质和模糊逻辑系统的性质,解决非线性严格反馈系统所产生的问题,并设计状态观测器估计系统中不可测的状态变量,用模糊逻辑系统逼近系统中未知的非线性函数,将自适应技术、Backstepping方法与模糊逻辑系统相结合构造自适应模糊控制器,并采用数值例子进行仿真验证。仿真结果表明,系统的所有状态都收敛到原点一个充分小的邻域内,而且在本文所提出的控制率的作用下,闭环系统是稳定的,保证所有信号在闭环系统有界。     

一类非线性不确定性系统输出反馈控制设计

研究了一类非线性不确定性系统的输出反馈镇定控制问题.基于多变量的圆判据设计观测器来估计系统的状态,进而给出了观测误差满足的动态方程,然后利用积分反推方法,构造性地设计出了输出反馈镇定控制器.所设计的控制器使得闭环系统渐近稳定.仿真例子进一步验证了主要结论.     

多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制

如何有效地处理输入输出之间的复杂耦合和系统的各种不确定性对多输入多输出非线性参数系统的控制至关重要.通过引入辅助动态信号来刻画未建模动态,采用自适应非线性阻尼的方法抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动、未建模动态和输入输出之间的耦合对系统性能的影响, 并基于控制李亚普诺夫函数法来设计多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制器.所提出的鲁棒自适应控制法不必对系统的未知参数进行估计.理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小.仿真结果例证了所提出控制法的有效性.     

一类控制方向未知的非线性系统的输出调节

非线性系统高频增益的符号表示控制方向,在实际问题中难以精确测量.为了研究控制方向未知的一类具有非线性外部系统的不确定非线性系统全局鲁棒输出调节问题,通过设计一个内模系统将鲁棒输出调节问题转化为鲁棒稳定性问题,结合Nussbaum动态增益技术、自适应控制方法、鲁棒稳定性提出了一种动态输出反馈控制器.仿真结果验证了所提出控制器的有效性.     

Dynamic Characteristics of Single-frequency Signal after Modulated by Feedback Control System

In order to study the dynamic characteristics of the single-frequency signal through the nonlinear control system, the system control mode, the outer excitation patterns of the model and the amplitude are investigated by using the methods of the nonlinear dynamical analysis. The time-domain diagram, power spectrum, phase diagram and the largest Lyapunov exponent obtained from the process of the signal propagate through different control module are given. The researches on different control systems demonstrate that： after single-frequency signal goes through the nonlinear controller, it is still non-chaotic although the output contains more frequency components; but with the feedback and the external perturbation, the output is a continuous broadband spectrum and the result shows that there is chaos. The energy of the input signal reduces with some appropriate parameters. Therefore, the control system of the nonlinear feedback is a good way to broaden the spectrum of output with inputting a single-frequency signal.     

时变采样周期网络控制系统混合H_2/H_∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。     

平衡态控制理论及非线性时变系统反馈线性化直接方法

目的给出一种简单有效的非线性时变控制系统设计方法.方法提出了动平衡态及其稳定性的概念.指出控制系统输入直接控制的是系统的动平衡态而不是系统的状态.在此基础上,给出了一种基于李雅普诺夫直接方法的非线性时变系统反馈线性方法并进行了仿真研究.结果实例和仿真表明采用这一方法不仅使控制系统的设计变得简单,同时其控制效果也是令人满意的.结论新方法将控制系统设计的调节问题与跟踪问题统一起来,是一种简单和有效的非线性时变控制系统设计方法.     

网络化Lipschitz非线性系统的H∞输出反馈控制

研究具有对数量化和马尔可夫链数据包丢失的网络化Lipschitz非线性系统的H∞动态输出反馈控制问题.采用增广状态空间法,将闭环网络化控制系统转化为马尔可夫跳变系统,给出以线性矩阵不等式描述的H∞动态输出反馈控制器存在的充分条件,所设计的控制器可以通过解线性矩阵不等式求出.仿真示例验证了所提方法的有效性.     

一类带有时延的非线性网络控制系统的镇定

研究了一类非线性网络控制系统的镇定问题。利用一种新方法描述通讯网络有限传输能力所导致的时延,由T-S模糊模型和平行分布补偿技术建立了带有时延的非线性网络控制系统的模型。通过采用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术,得到了系统随机稳定的充分条件,并给出镇定控制器的设计方法。     

非线性不确定系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类带有未知非线性函数的非线性不确定系统,提出了一种新的自适应模糊跟踪控制方案。模糊逻辑系统用于系统中的未知的非线性函数建模,然后基于backstepping方法和自适应技术设计模糊自适应控制器。所设计的模糊自适应控制器确保闭环系统的所有信号是一致有界的,同时跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域内。另外所设计的控制器不涉及模糊基向量函数,因此所提出的控制器用于控制系统时,将极大地降低系统的在线计算负担。仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

Support vector machine based nonlinear model multi-step-ahead optimizing predictive control

1INTRODUCTION Modelpredictivecontrol(MPC)isaclassof controlalgorithmsinwhichadynamicprocessmodelisusedtopredictandoptimizeprocessper formance[1].Becausemanyindustrialprocessesare intrinsicallynonlinear,especiallyintwocases[2]:strongnonlinearregulatorcontrolproblemsand servocontrolproblemswithfrequentchangesof operatingpoints.Nonlinearmodelpredictivecon trol(NMPC)techniquesshouldbedevelopedto overcometheeffectofthehardnonlinear.Re cently,someNMPCalgorithmshavebeenputfor ward,whicharema…     

滑模控制器控制降压型直流-直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流-直流（DC-DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC-DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC-DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示：证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.