一类具有L∞范数有界扰动的非线性系统鲁棒控制

首先针对不确定非线性系统,基于L∞范数定义了鲁棒稳定化和鲁棒跟踪控制问题.然后利用反馈线性化技术和Lvapunov方法,设计了相应的鲁棒控制器.仿真结果验证了控制器设计的正确性.     

一类具有L∞ 范数有界扰动的非线性系统鲁棒控制

首先针对不确定非线性系统, 基于 L_∞ 范数定义了鲁棒稳定化和鲁棒跟踪控制问题. 然后利用反馈线性化技术和Lyapunov方法, 设计了相应的鲁棒控制器. 仿真结果验证了控制器设计的正确性.     

高超声速飞行器非线性鲁棒控制律设计

高超声速飞行器具有模型非线性程度高、耦合程度强、参数不确定性大、抗干扰能力弱等特点,其自主控制具有较大的挑战.论文提出了一种基于鲁棒补偿技术和反馈线性化方法的非线性鲁棒控制方法.文中首先采用反馈线性化的方法对纵向模型进行输入输出线性化,实现速度和高度通道的解耦和非线性模型的线性化.针对得到的线性模型,设计包括标称控制器和鲁棒补偿器的线性控制器.基于极点配置原理,设计标称控制器使标称线性系统具有期望的输入输出特性,利用鲁棒补偿器来抑制参数不确定性和外界扰动对于闭环控制系统的影响.基于小增益定理,证明了闭环控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒跟踪性能.相比于非线性回路成形控制方法,仿真结果表明了所设计非线性鲁棒控制算法的有效性和优越性.     

直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器的优化设计

对永磁直线电动机伺服系统提出了非线性自适应鲁棒控制器的优化设计方法.在系统非线性数学模型的基础上,建立了误差系统的动态模型.将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器的设计问题,通过构造存储函数得到自适应鲁棒控制器的定理,以及电阻和电感的辨识算法.证明了定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统渐近稳定,并用遗传算法对控制器的参数进行优化.仿真结果验证了该方法是有效的.     

非线性不确定中立型系统的鲁棒H∞控制

考虑系统外界干扰、系统参数摄动等非线性扰动环节对中立型时滞系统的H∞影响,提出基于Lyapunov稳定性理论的鲁棒H∞控制器的设计思想.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了该类具有状态非线性不确定性中立型时滞系统的鲁棒∞控制器的设计实例.在非线性不确定函数满足增益有界的条件下,得到了该类时滞系统满足鲁棒∞性能的一个充分条件.通过求解一个线性矩阵不等式LMI,即可获得鲁棒∞控制器.仿真结果表明了基于Lyapunov稳定性理论,LMI技术设计的控制器克服了系统外界非线性干扰或系统本身非线性参数摄动的影响,实现了闭环系统的H∞性能条件下的渐近稳定,满足了该系统鲁棒H∞控制的要求.     

具有非线性扰动的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有非线性结构扰动广义系统的鲁棒H∞控制和鲁棒H∞保性能控制问题,该不确定性为时间和状态的函数.且满足Lipschitz条件.目的是分别设计系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器.应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器存在的充分条件.当这些条件可解时,分别给出了鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器的表达式.最后通过一个仿真算例说明了所给出方法的应用.     

约束不确定非线性系统的鲁棒优化镇定

针对状态和输入约束不确定非线性仿射系统,提出一种鲁棒镇定的优化控制器设计方法.基于弱鲁棒控制Lyapunov函数概念,构造一个参数可调控制器.再利用LaSalle定理和逆优化理论,验证该控制器的鲁棒镇定性和逆最优性.进一步,采用滚动优化原理在线计算控制器的可调参数,实现闭环系统的鲁棒优化镇定.最后对一个开环不稳定振荡器系统进行鲁棒优化镇定,其结果验证了文中方法的有效性.     

汽车转向/防抱死制动系统的非线性鲁棒协调控制

针对汽车转向系统和防抱死制动系统的协调控制问题,提出一种新的非线性鲁棒协调控制系统.该控制结构由转向控制器和制动控制器组成.为了改善整个系统的鲁棒性和协调性,根据汽车转向和制动非线性综合模型,基于Hamilton函数方法设计了汽车非线性鲁棒协调控制器.该控制器通过预置状态反馈完成系统的耗散Hamilton函数实现.设计了适用于复杂工况的制动力分配策略.仿真结果验证了所设计控制算法的稳定性和有效性.     

基于LMI的一体化鲁棒主动容错控制器设计

针对一类发生执行器故障的非线性系统,提出基于线性矩阵不等式(LMI)的一体化鲁棒主动容错控制器设计方法.首先,设计含自适应律的鲁棒滑模观测器,并将观测器设计方法转化为LMI约束下的凸优化问题,进而实现执行器故障的鲁棒重构;然后,提出基于状态及故障估计的一体化主动容错控制器,同时通过LMI给出控制器增益解算方法;最后,通过数值算例验证容错控制器设计方法的有效性.     

含时滞记忆的非线性时滞系统满意容错控制

针对一类基于T-S模糊模型描述的非线性时滞系统,研究在一般执行器故障模式下的含时滞记忆的鲁棒H∞容错控制器设计问题.针对任意连续型执行器故障模式,采用并行分布式补偿原理设计含记忆型状态反馈控制器,给出非线性时滞系统在执行器发生故障情况下的鲁棒镇定准则.然后给出H∞性能指标约束下的满意容错控制器的设计方法和设计步骤.提出的含时滞记忆的状态反馈控制方法可以确保当执行器发生故障时,闭环系统不仅具有渐近稳定性,而且有一定的抗扰动性能,状态反馈控制器设计的保守性较不含时滞记忆控制器设计方法大大降低.仿真实例验证了鲁棒容错控制策略的有效性.     

一类非线性时滞系统的稳定化控制器设计研究

针对一类单控制滞后的非线性时滞系统,利用非线性状态变换的方法进行非线性变 换,得到一线性时滞系统模型;然后利用一带控制记忆的积分变换进行精确无滞后化变换,得 到一无滞后的线性能控标准型系统,从而利用分步设计的思想.实现非线性时滞系统的稳定 化控制.一数值例子的仿真研究说明了该方法的有效性.     

基于反馈控制的迭代学习控制器设计

针对具有不确定项或干扰项的重复非线性时变系统,提出了基于反馈控制的迭代学习控制器,其中迭代学习控制器设计为高阶PD型,它以前馈的形式作用于对象,在满足一定的收敛性条件下,证明了该控制器的跟踪误差界是系统初始状态误差界和系统输出干扰项界的线性函数,同时改变反馈增益可以调整系统的最终跟踪误差界,仿真与实验均表明了该方法的有效性。     

Controller design for a class of nonlinear systems with input saturation using convex optimization

In this paper, we propose a new design strategy for nonlinear systems with input saturation. The resulting nonlinear controllers are locally asymptotically stabilizing the origin. The proposed methodology is based on exact feedback linearization which is used to reformulate the nonlinear system as a linear system having state-dependent input saturation. Linear saturating state feedback controllers and soft variable-structure controllers are developed based on this system formulation. The resulting convex optimization problems can be written in terms of linear matrix inequalities and sum of squares conditions for which efficient solvers exist. Polynomial approximation based on Legendre polynomials is used to extend the methodology to a more general class of nonlinear systems. To demonstrate the benefit of this design method, a stabilizing controller for a single link manipulator with flexible joint is developed.     

多变量非线性动态系统的全局稳定化控制器

对可化为Bymes-Isidori正规型的多变量非线性系统,仅利用线性组成部分的状态设计了全局稳定化控制器。引入了有限时间滑动模态的概念,其优点是线性部分的状态在有限时间内趋近于零。当非线性系统是最小相位时,所设计的控制器保证了系统的全局稳定性。     

多输入非线性系统控制的分步变换与设计

研究多输入非线性系统基于分步变换及设计思想的非线性控制器设计问题。针对一般多输入非线性系统，首先利用非线性状态变换的方法进行非线性变换，得到一中间非线性系统模型，然后引入状态反馈，使得闭环系统为线性能控标准模型；从而利用分步设计的思想，实现非线性系统的最优控制。最后以－液位－温度控制系统为例，通过仿真说明该方法的有效性和可行性。     

非线性系统的LSSVM联合逆控制器

为获得非线性系统的逆系统,提出一种非线性系统的最小二乘支持向量机联合逆控制器,介绍联合逆控制器和原非线性系统的整体架构,实现对非线性系统的线性化解耦控制,仿真结果表明,使用最小二乘支持向量机的辨识联合逆控制器模型精度高,具有较好的泛化能力,且有一定实际应用价值。     

基于状态预估的非线性时滞系统控制的分步设计

研究了非线性时滞系统基于状态预估和分步设计思想的稳定化控制器设计问题。针对一类单控制滞后的仿射非线性时滞系统,利用非线性状态变换得到—简单的中间非线性时滞系统模型,引入带有将来预估值的非线性状态反馈,得到一线性时滞系统模型,并利用一带有控制记忆的积分变换进行精确无滞后化变换,最后得到一无滞后的线性能控型系统,从而利用分步设计的思想,实现非线性时滞系统的稳定化控制。最后通过一数值例子的仿真说明了该方法的有效性。     

Anti-windup-based Dynamic Controller Synthesis for Lipschitz Systems under Actuator Saturation

This paper presents a new method for simultaneous synthesis of dynamic controller and static anti-windup compensator for saturated Lipschitz systems. Thanks to the reformulated Lipschitz property, the Lipschitz systems can be transformed into LPV (linear parameter-varying) systems whose system matrices are affine in a parameter matrix. Based on the modified sector condition dealing with saturation nonlinearity, the design of a nonlinear anti-windup-based controller leads to the solvability of a set of bilinear matrix inequalities (BMI) on the vertices of a bounded convex set which can be solved by the so-called iterative linear matrix inequality (ILMI) algorithm. A numerical example is presented to illustrate the effectiveness of the proposed method.      

一类非线性时滞系统的保性能控制器设计

针对一类具有非线性控制输入的参数不确定时滞系统和给定的保性能指标,研究了此类系统的保性能控制问题.利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式工具,得到了非线性不确定时滞系统的保性能控制存在的充分条件.与现有结果相比,考虑的保性能控制器是非线性的,并且保性能控制器可由线性矩阵不等式的解给出.得到的保性能控制器不仅保证...     

自适应模糊变结构控制器的一种新设计

针对一类非线性系统,基于一种修改的李亚普诺夫函数并利用Ⅰ型模糊系统的逼近能力,提出一种稳定自适应模糊控制器设计的新方案。该方案能够避免现有的一些自适应模糊／神经网络控制器设计中对控制增益一阶际数上界的要求。理论分析证明了闭环控制系统是全局稳定的,跟踪误差收敛到零。仿真结果表明了该方法的有效性。