基于时变内流的柔性立管自适应边界控制

针对具有系统结构参数不确定的海洋柔性立管不确定性系统,为了提高其振动控制效果和品质,通过对立管结构参数进行估计,采用自适应控制技术和Lyapunov综合法,设计了自适应边界控制算法对耦合内流动力学的立管振动进行控制.所设计的自适应控制器能补偿系统参数不确定性,以及避免了控制溢出,并能保证系统的稳定性和一致有界性.仿真结果进一步验证了该控制算法对抑制立管振动的有效性.     

海洋柔性立管输出反馈边界控制

针对耦合内流动力学的海洋柔性立管系统,为了提高其振动控制品质,结合Lyapunov直接法和高增益观测器理论设计了输出反馈边界控制和干扰观测器,用以抑制结构振动偏移量和减弱外部环境干扰载荷的影响.其后,证明了闭环系统解的存在性、唯一性和收敛性及闭环状态的一致有界性.此外,本文的控制设计和稳定性分析是基于立管的原始无穷维动力学进行的,因此关于模型截断法产生的控制溢出问题将不会产生.最后仿真结果验证了本文所提出的输出反馈边界控制器能有效抑制柔性立管的振动.     

具有量化输入和边界扰动的柔性臂边界振动滑模控制

本文针对量化输入和有界扰动下柔性臂系统的振动抑制和边界滑模控制器设计问题开展研究. 柔性臂的动态特性由偏微分方程表示的分布参数模型描述. 对于具有未知有界干扰的柔性臂系统, 其主要控制目标是减小干扰的影响, 使柔性臂到达期望角度并同时抑制系统的振动. 首先, 利用边界输出信号构造滑模函数和滑模面. 其次, 结合所构造的滑模面, 设计一种边界滑模控制器, 并利用算子半群理论证明了闭环系统的适定性. 所提出的边界滑模控制策略保证了系统状态能够在有限时间内到达滑模面, 并且系统状态在滑模面上是指数收敛的. 最后, 通过物理实验验证了所提出控制策略的有效性.     

柔性机械臂运动轨迹的鲁棒自适应控制

本文针对多连杆柔性机械臂的运动轨迹问题，讨论了动力学建模，控制系统结构设计以及鲁棒自适应控制法，运用假设模记方法得到了柔性机械臂动力学所似方程，通过对柔性机械臂动力学特性分析，建立了等价动力学模型，依此提出了一种鲁棒自适应控制算法，并给出仿真研究结果。     

柔性自激异步发电系统反演自适应滑模控制

为抑制宽转速范围条件下柔性自激异步发电系统(FS–CAGS)电压定向谐波干扰,提高FS–CAGS鲁棒稳定控制能力,实现功率快速跟踪控制,采用扩展卡尔曼滤波EKF电压定向与反演自适应滑模控制相结合的方法,提出一种EKF电压定向反演自适应滑模直接功率控制新方法.军用底盘集成式直流微电网中FS–CAGS控制仿真实验结果表明,在负载冲击扰动和宽转速突变条件下,相对于传统直接电压定向精确反馈线性化鲁棒控制方法,新控制方法可加快直流输出电压稳定速度,减小电压超调,提高功率跟踪速度, FS–CAGS电流谐波抑制和鲁棒稳定能力得到加强.     

基于Modelica语言的柔性结构振动控制仿真

柔性结构在快速定位过程中容易产生长时间的瞬态振动而影响定位速度和精确度,因此必须对其进行主动控制。然而,柔性结构振动控制的仿真一直存在难以建模的问题。该文为此提出一种基于Modelica语言的新的仿真途径。它具有建模工作量小、模型重用性好的特点。对一个空间梁型结构振动控制的仿真结果表明了该方法的有效性。     

针对执行器非光滑反向间隙-饱和的柔性立管边界控制

研究了针对执行器非光滑反向间隙-饱和约束特性的深海柔性立管系统振动控制和全局稳定问题.为了实现控制效果和品质,引入辅助系统和函数设计边界控制策略,以抑制立管系统振动并消除混合的反向间隙-饱和输入非线性影响.采用严格的分析且无需求助于模型降阶,所研发的控制器确保闭环系统在Lyapunov意义下的一致有界稳定性.通过选取恰当的设计参数,仿真结果验证了所设计控制器的控制性能.能.     

一类不确定热方程自适应边界控制

研究了一类含有不确定控制系数和边界扰动的热方程自适应状态反馈边界控制设计问题. 通过Lyapunov方法, 显式地得到了仅需系统边界状态信息的自适应控制器. 证明了闭环系统状态是L2[0,1]稳定的, 特别是当边界扰动消逝时, 该状态收敛到0. 此外, 通过灵活选取参数调节律的初始条件, 适当放宽了相关文献中相容性条件对系统初始条件的限制. 仿真算例验证了本文方法的有效性.     

带有挠性附件卫星的自适应内模控制

挠性部件诱导的振动干扰有时严重影响大型卫星姿态指向和稳定度。为了保证姿态控制的高精度和高稳定度,本文导出了带有“拍打”运动的挠性卫星数学模型,并指出模型的不确定性;给出了卫星姿态控制器的基本形式,分析了控制器参数的选取准则以保证姿态控制系统的稳定性;进而利用在轨辨识在线修正控制器参数形成了卫星姿态的自适应内模控制器。分析和实验表明,本文提出的自适应内模控制器能够有效提高大型卫星的姿态指向精度和稳定度。     

压电机敏结构振动响应的多通道自适应控制

论述了实现结构振动控制的多通道自适应滤波前馈控制方法,对自适应控制系统进行了研究与开发;在此基础上,对一压电机敏平板结构振动响应进行了多通道自适应控制实验,取得了良好的抵消振动效果。     

三轴稳定挠性卫星姿态机动时变滑模变结构和主动振动控制

针对带有控制受限的挠性卫星的姿态机动和振动控制问题, 给出了一类仅利用输出信息的变结构控制和 基于智能材料的主动振动控制技术相结合的复合控制方法. 首先给出变结构姿态控制器的设计来完成卫星姿态机动, 并给出一种切换机制以实现挠性卫星快速姿态机动; 其次, 采用分布式压电元件作为作动器, 设计了应变速率反馈补偿器以增加挠性结构的阻尼, 使其振动能够很快衰减. 最后, 将本文提出的方法应用于三轴稳定挠性卫星的姿态机动控制, 仿真结果表明: 在推力器的控制受限条件下, 完成姿态机动的同时, 有效地抑制挠性附件的振动.     

基于特征模型的挠性结构自适应振动控制

航天器是一种由中心刚体和挠性附件组成的刚柔耦合复杂系统，由于系统调姿或外部扰动作用时将引起振动，尤其是在平衡位置的小幅度振动对姿态稳定度和指向控制精度严重影响，并且难以控制．为了解决该问题，采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法，并引入逻辑微分阻尼项进行振动主动控制．建立了刚柔耦合结构实验平台，进行了包括位置设定点及转动振动主动控制的算法实验比较，结果表明，采用的基于特征模型的方法得到了比较理想的振动抑制效果，尤其是对低频小幅值振动的抑制，在相同条件下，与传统控制方法相比，大大减少了振动抑制的时间．实验研究表明采用的算法快速抑制振动的有效性．     

带挠性伸杆机构小卫星的复合振动控制

为了满足空间探测任务的要求,需采用轻质的伸杆机构支撑各类探测载荷远离卫星本体以避免平台剩磁对空间测量信息的干扰,而挠性伸杆的弹性振动会耦合影响到卫星本体,从而降低卫星本体的姿态控制精度.考虑到挠性附件振动的复杂性及其对航天器本体的耦合影响,采用最优指令整形抑制挠性伸杆的低阶模态振动,并在本体控制中设计自适应扰动抑制滤波器进一步抵消挠性伸杆的残余振动对本体的干扰作用.仿真结果表明,此复合振动控制方法可显著的提高此小卫星的姿态控制精度.     

挠性卫星的变结构姿态控制

将输入输出线性化控制与自适应模糊滑模控制相结合,并将其应用于挠性卫星姿态机动控制中.给出了卫星姿态控制器的基本形式.用自适应模糊控制逼近滑模控制中非线性控制分量,并推导了模糊规则参数调整的自适应律.在线调节自适应模糊控制器的参数以克服挠性卫星的不确定性,具有较强的鲁棒性.仿真结果表明该方法实现了较高精度的卫星姿态控制.     

带有干扰的挠性卫星非线性姿态输出反馈控制

针对挠性卫星在飞行过程中存在参数不确定性、干扰（常值扰动和正弦扰动）及挠性附件的振动控制问题,提出了一类基于输出反馈控制系统的鲁棒设计方法,该设计仅利用姿态四元数输出信息,而无需角速度、挠性变形位移及其速率测量信息;同时,在控制中又引入积分环节用于减小常值干扰引起的稳态误差,并且控制器参数的选者并不依赖于系统参数,基于Lyapunov理论证明了所设计的控制器保证了姿态的稳定和模态振动的衰减;最后,将该方法应用于挠性卫星的姿态机动控制,仿真结果表明该控制器不仅对参数不确定性具有很好的鲁棒性,而且能够有效消除常值干扰和正弦干扰的影响,在完成姿态机动控制的同时,能够抑制挠性附件的结构振动,具有良好的过渡过程品质．     

Adaptive fault‐tolerant control for a nonlinear flexible aircraft wing system

Fault‐tolerant control problems have been extensively studied in all kinds of control systems. However, there is little work on fault‐tolerant control for distributed parameter systems. In this paper, a novel adaptive fault‐tolerant boundary control scheme is proposed for a nonlinear flexible aircraft wing system against actuator faults. The whole system is regarded as a distributed parameter system, and the dynamic model of the flexible wing system is described by a set of partial differential equations (PDEs) and ordinary differential equations (ODEs). The proposed controller is designed by using the Lyapunov's direct method and adaptive control strategies. Based on the online estimation of actuator faults, the adaptive controller parameters can update automatically to compensate the actuator faults of the system. Besides, a fault‐tolerant controller is also developed for this system in the presence of external disturbances. Differing from existing works about adaptive fault‐tolerant control, the adaptive controller presented in this paper is designed for a distributed parameter system. Finally, numerical simulations are carried out to illustrate the effectiveness of the proposed control scheme.     

挠性卫星姿态非线性局部镇定控制

本文针对挠性卫星姿态机动和振动抑制问题,给出一种基于多项式平方和(sum of squares,SOS)的非线性局部镇定控制方法.根据姿态系统结构特征,在此基础上,采用SOS结合S-procedure理论,得出相应的非线性局部可镇定条件.该条件可借助有效凸优化工具进行检验,当优化问题可解时,可构造非线性姿态控制器的解析解.最后,将文中方法应用于某型挠性卫星姿态控制.仿真结果表明,在实现大角度姿态快速机动的同时,有效抑制了挠性附件振动.     

Modeling and vibration control for a flexible pendulum inverted system based on a PDE observer

This study addresses the problem of trajectory control of a flexible pendulum inverted system on the basis of the partial differential equation (PDE) and ordinary differential equation (ODE) dynamic model. One of the key contributions of this study is that a new model is proposed to simplify the complex system. In addition, this study proposed a nonlinear PDE observer to estimate distributed positions and velocities along flexible pendulum. Singular perturbation method is proposed to solve the coupling system of nonlinear PDE observer. The nonlinear PDE observer is divided into a fast subsystem and a slow subsystem by the use of the singular perturbation method. To stabilise this fast subsystem, a boundary controller is proposed at the free end of the beam. The sliding-mode control method is proposed to design controller for slow subsystems. The asymptotic stability of both the proposed nonlinear PDE observer and controller is validated by theoretical analysis. The results are illustrated by simulation.