Control of acrobot based on Lyapunov function

Fuzzy control based on I-yapunov function was employed to control the posture and the energy of an acrobot to make the transition from upswing control to balance control smoothly and stably. First, a control law based on I-yapunov function was used to control the angle and the angular velocity of the second link towards zero when the energy of the acrobot reaches the potential energy at the unstable straight-up equilibrium position in the upswing process. The controller based on I-yapunov function makes the second link straighten nature relatively to the first link. At the same time, a fuzzy controller was designed to regulate the parameters of the upper control law to keep the change of the energy of the acrobot to a minimum, so that the switching from upswing to balance can be properly carried out and the acrobot can enter the balance quickly. The results of simulation show that the switching from upswing to balance can be completed smoothly, and the control effect of the acrobot is improved greatly.     

主动悬架平顺性和侧倾姿态综合控制策略

针对汽车转向操作,首先设计了主动悬架平顺性和操纵稳定性的LQG控制方法,进而提出将LQG控制与模糊控制相结合的综合控制策略。建立九自由度的主动悬架系统整车模型,利用Matlab/Simulink软件分别对随机路面上汽车转向盘角阶跃输入和单正弦输入进行控制仿真,将综合控制策略主动悬架与LQG控制主动悬架和被动悬架仿真结果进行性能指标的对比分析。结果表明:本文提出的综合控制策略能够在LQG控制基础上,充分减小车身侧倾角,优化车身侧倾姿态,达到同时提高汽车平顺性和操纵稳定性的目的。     

基于遗传算法权值优化的汽车悬架最优模糊控制

结合车辆非线性主动悬架系统数学模型,首先设计出悬架系统的线性二次型整定（LQR）最优控制器,其中控制器的加权系数利用遗传算法优化搜索获得,然后设计悬架系统的模糊控制器,进而开展LQR最优控制、模糊控制以及两者并联结合的复合控制方法对比研究．利用遗传算法对加权系数进行搜索优化,可有效解决传统LQR控制器加权系数不易确定的问题．该复合控制方法可获得相比单一控制方法更优的悬架系统控制效果,在车辆不同行驶工况条件下,能进一步降低车身垂直振动加速度、悬架动挠度和轮胎形变,明显提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性．     

一种基于融合函数的二级倒立摆模糊控制器设计

采用模糊控制理论研究二级倒立摆控制问题。设计融合函数以降低模糊控制器输入变量维数,引入一种与系统动态性能密切相关的性能指标,提出应用混沌优化算法优化加权矩阵来提高控制系统的性能。本方案在实物二级倒立摆上进行了实验,结果证明该设计方法有效。     

电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制

为充分利用轮毂电机控制精确和响应迅速的优势,提高电动车辆制动防抱死控制的稳定性,提出一种用于轮毂电机电动车辆制动防抱死系统(ABS)协调控制的改进线性二次型最优控制方法.建立电动车辆纵向动力学模型;结合复合制动系统的协调控制策略,分析现有线性二次型最优控制算法无法用于防抱死控制器设计的原因,提出一种通过构造虚拟阻尼量以及无穷小量来建立黎卡提方程的改进型线性二次型最优控制算法,并据此设计了防抱死控制器.在高附着路面、中附着路面和低附着路面3种不同行驶工况,对分别安装有改进线性二次型最优防抱死控制器和滑模防抱死控制器的电动车辆的紧急制动性能进行了仿真分析.结果表明:在不同附着系数路面行驶工况下,改进线性二次型最优控制算法能够有效提高电动汽车防抱死控制系统的控制精度和响应速度.     

T-S模糊系统的改进型H_∞控制器

为了研究T-S模糊系统的H∞控制问题,提出了一种T-S模糊系统的改进型二次稳定条件.与已有的相关结论相比,该条件进一步考虑到模糊子系统之间的相互关系,并将其表示为一系列线性矩阵不等式,因此,具有更小的保守性.以改进型二次稳定条件为基础,给出T-S模糊系统H∞控制器存在条件,控制器参数可以通过求解一组线性矩阵不等式获得.仿真计算结果表明,所提方法是有效的,同时比已有方法具有更广的适用范围.     

基于T-S模糊模型的时延网络控制系统的保性能控制

目的基于T-S模糊模型建立模糊网络控制系统的模型,设计模糊时延状态反馈控制器,使得闭环系统保持鲁棒稳定,并且满足给定的一个二次型性能指标,使其值不超过某个确定的界.方法运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式,分析了系统的稳定性.结果提出了模糊时延状态反馈控制器的设计方法,得到了模糊时延网络控制系统鲁棒稳定的条件及保性能控制律的参数化表示.结论针对不确定的非线性时延网络控制系统,通过设计满足性能指标条件的控制器,使得系统性能有很大改善,根据保性能控制律的参数化表示,可使用Matlab工具箱进行仿真.     

快速刀具伺服系统的模糊自适应滑模控制

针对由永磁同步直线电机驱动的快速刀具直线伺服系统在高频输入信号下跟踪控制精度低的问题,设计了模糊自适应滑模控制算法.算法采用滑模控制进行跟踪,利用模糊自适应控制方法对传统滑模控制器中的不连续控制量进行模糊逼近,同时对实际运行中系统的不确定因素进行补偿,并设计了相应的自适应算法以补偿模糊控制律的不足,从而有效降低抖振.仿真结果表明,算法可以解决伺服系统的高频跟踪问题,具有较快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性.     

A kind of fuzzy control for chaotic systems

As for dynamic systems with complex,ill-condi-tioned,or nonlinear characteristics,the fuzzy modelbased on fuzzy sets is a very useful method to describethe properties of the dynamic system using fuzzy infer-ence rules.Many kinds of fuzzy models for modeli…     

Linearization of T-S fuzzy systems and robust H_∞ control

Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model is difficult to be linearized because of membership functions included. So, novel T-S fuzzy state transformation and T-S fuzzy feedback are proposed for the linearization of T-S fuzzy system. The novel T-S fuzzy state transformation is the fuzzy combination of local linear transformation which transforms local linear models in the T-S fuzzy model into the local linear controllable canonical models. The fuzzy combination of local linear controllable canonical model gives controllable canonical T-S fuzzy model and then nonlinear feedback is obtained easily. After the linearization of T-S fuzzy model, a robust H _∞ controller with the robustness of sliding model control (SMC) is designed. As a result, controlled T-S fuzzy system shows the performance of H _∞ control and the robustness of SMC.     

一级倒立摆SIRMs动态权重模糊推理算法仿真

为解决倒立摆采用常规模糊控制算法,其推理规则数目随输入变量成指数增长的问题,对直线一级倒立摆设计了基于SIRMs和动态连接权重模型的模糊控制器,该控制器将倒立摆的四输入变量的模糊控制化成单维模糊控制问题来解决,大大减少了模糊规则数。仿真结果表明,该控制算法能够较好地完成倒立摆的运动控制,具有很强的鲁棒性和动静态特性。     

一类有记忆T-S模糊系统的渐近稳定性

基于带有状态不确定项的T-S模糊系统,通过设计有记忆反馈控制器,利用Lyapunov稳定性理论实现系统的全局渐近稳定性,首先通过构造Lyapunov二次函数,证明在此有记忆反馈控制器下,形成的闭环系统是全局渐近稳定的,其次,通过利用matlab中的LMI工具箱求解控制器的反馈增益矩阵,最后通过仿真算例说明文章所用方法的有效性。     

智能控制理论在倒立摆控制系统中的应用

倒立摆系统是一个复杂的非线性系统。本文建立了倒立摆的一种非线性数学模型，在分析的基础上，为倒立摆系统设计了一种模糊控制方案。我们对一级倒立摆系统进行了控制，取得了较好的效果。     

伺服系统的自适应模糊滑模最优控制研究

为提高无刷直流电机(BLDCM)位置伺服系统的动静态性能，提出了一种基于最优线性二次调节(LQR)策略的控制器设计方法.控制器由最优LQR、模糊控制器和滑模自适应调节器组成.依据状态变换和Lyapurnov稳定性定理，通过离线计算得到二次型优化控制初始值作为模糊控制器输入，由滑模自适应调节系统模糊参数降低Lyapurnov目标函数.对所设计的控制器分别作了空载、带负载及改变电机参数的仿真试验.仿真实验结果表明，该方法设计的控制器明显增强了无刷直流电机位置伺服系统的动静态性能、抗干扰能力和鲁棒性.控制输出能快速平稳地跟随参考位置信号.     

一类非线性时变时滞互联系统模糊分散输出反馈控制

针对一类状态不可测的连续模糊时滞互联系统,提出了一种基于观测器的模糊分散输出反馈控制方法,给出了模糊分散观测器和基于观测器的模糊分散输出控制器的设计,应用Lyapunov函数法及线性矩阵不等式（LMIs）方法给出了保证模糊分散控制系统稳定的新条件。仿真结果进一步验证了所提出模糊分散控制方法的有效性。     

基于变权重系数的LQR车辆后轮主动转向控制研究

为提高4WS汽车LQR后轮主动转向控制器的性能与适用范围,分析不同路面附着条件下质心侧偏角、横摆角速度对汽车稳定性的影响,提出一种基于路面附着系数调整最优控制中半正定矩阵Q权重系数策略.利用模糊控制理论设计变权重系数调节器,实现最优控制参数的自适应调整.通过Matlab/Simulink软件进行闭环双移线仿真试验,结果表明,在不同附着路面上行驶时,所提出的变权重系数LQR后轮主动转向控制器能够改善车辆的稳定性与安全性,保证车辆按照驾驶员预期的理想轨迹行驶,顺利完成双移线试验;相比于LQR后轮主动转向控制器,与标准双移线轨迹之间的误差降低了28.25%.通过硬件在环试验验证了这一控制系统的可行性与实时性.     

飞行器滚动自动驾驶仪设计方法研究

本文根据经典控制理论所导出的约束条件,采用基于二次型性能指标的线性最优调节器的方法,设计了飞行器滚动自动驾驶仪.分析和数字仿真表明,这种方法对于数学模型中的高频影响具有较好的鲁棒性.     

Control design and comprehensive stability analysis of acrobots based on Lyapunov functions

A design method for controllers and a comprehensive stability analysis for an acrobat based on Lyapunov functions are presented. Three control laws based on three Lyapunov functions are designed to increase the energy so as to move the acrobot into the unstable inverted equilibrium position, and solve the problem of posture and energy. The concept of a non-smooth Lyapunov function is employed to analyze the stability of the whole system. The validity of this strategy is demonstrated by simulations. Foundation item: Project (60425310) supported by the National Science Foundation of China; project (2001AA4422200) supported by the Teaching and Research Award Program for Outstanding Young Teachers in Higher Education Institutions of the Ministry of Education of China     

基于随机线性最优控制的汽车主动悬架控制器设计

通过建立车辆半车模型的动力学方程,应用随机线性最优控制理论设计了车辆主动悬架LQR控制器,并在Matlab/Simulink环境中构建了实现该控制策略的仿真模型,对仿真结果进行了时域和频域分析,结果表明:具有LQR控制器的主动悬架能有效减小车身加速度和悬架动挠度,可以更好地改善车辆的舒适性.     

基于遗传算法的SVC非线性控制器参数优化

对于含静止无功补偿器的单机无穷大系统建立了三阶仿射非线性模型,设计了基于非线性反馈线性化和线性二次型最优控制规律的控制器,并在此基础上用MATLAB编写的进化算法程序优化了控制器参数,最后进行了仿真结果的比较。