基于固定时间滑模干扰观测器的AUVs事件触发编队控制

研究多自主水下机器人(AUVs)编队控制过程中存在外部未知扰动、模型参数摄动和节约控制器传输网络能耗的问题,提出一种抗扰动的固定时间相对阈值事件触发编队控制方法.首先,给出自适应固定时间积分滑模干扰观测器(AFISMDO),在固定时间内用来估计系统的复合扰动;其次,基于所设计的AFISMDO,将非线性滤波器引入到反步算...     

带有不匹配干扰的多智能体系统有限时间积分滑模控制

针对动态多智能体系统协同控制问题,本文研究了带有不匹配干扰的二阶多智能体系统的有限时间包容控制,提出了基于非线性积分滑模控制（Integral sliding-mode control,ISMC）的复合分布式包容控制算法.首先利用Lyapunov稳定性和齐次性定理,分析了未受扰系统的有限时间包容控制问题;然后针对存在不匹配干扰的多智能体动态系统,设计非线性有限时间干扰观测器估算智能体的状态和干扰,提出基于干扰观测器的复合分布式积分滑模控制协议,结合现代控制理论和滑模控制理论,研究了带有不匹配干扰的多智能体系统有限时间包容控制问题.最后数值仿真证明了控制算法的有效性.     

执行器攻击下神经网络事件触发滑模同步控制

针对多神经网络系统在执行器攻击和外部随机干扰下的同步控制问题,对事件触发滑模控制方法进行研究。首先,设计了2种新的积分滑模函数,保证多神经网络系统在整个同步过程中的全局鲁棒性;其次,在事件触发机制的基础上,针对系统存在有界扰动和执行器攻击的问题,设计了分布式事件触发积分滑模控制器,在抑制干扰和攻击的同时实现了多神经网络的同步控制,并且节约了通信资源;再次,基于李雅普诺夫稳定性理论,给出了多神经网络同步的充分条件,并通过推导得出最小触发时间间隔为大于0的正数,即保证系统不会存在奇诺(Zeno)行为;最后,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于T-S模糊双线性模型的事件触发滑模控制

针对模糊双线性系统,研究一类事件触发滑模控制;求出使控制器分母为零的奇异区域,选定事件触发阈值,确定事件触发需满足的条件区域,使奇异区域包含于条件区域;构造积分滑模面,得出常规滑模控制律,并在此基础上,结合事件触发机制,对控制律进行增广,设计辅助控制律,使得系统状态临近奇异区域时,得以平稳过渡,保证系统稳定性,同时保证状态正常到达滑模面;根据设计的事件触发滑模控制律,考虑系统状态趋近奇异区域的不同情况,结合李雅普诺夫稳定性条件,分别对系统状态的可达性和稳定性进行证明;最后,以数值仿真验证所提方法的有效性.     

事件触发策略下多AUV抗干扰固定时间编队控制

针对多AUV编队控制的模型参数不确定及未知海流干扰的问题,提出基于固定时间模糊干扰观测器的事件触发编队控制方法,该方法可保证编队控制在固定时间内收敛.首先,构造了固定时间模糊干扰观测器处理系统的集总扰动,实现固定时间内对扰动的精确估计.在扰动观测器的基础上,将指令滤波器与反步法结合,消除了多次求导产生的计算爆炸问题;其...     

一类随机系统基于干扰观测器的抗干扰控制

针对一类带有多源干扰的随机系统,研究其抗干扰控制问题.针对可以由未知参数的外源系统产生,代表频率、振幅和初相都未知的干扰,构建随机自适应干扰观测器对其进行估计.基于此,结合自适应控制和随机控制的方法,提出基于干扰观测器的抗干扰控制策略,保证复合系统的所有信号均为均方渐近有界.仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性.     

非匹配扰动干扰下的无人直升机轨迹跟踪控制

针对小型无人直升机在飞行过程中容易受到非匹配扰动影响的特点,本文设计了一种基于新型滑模控制方法的轨迹跟踪控制器.首先,建立了无人直升机系统的非线性数学模型,并对该模型进行近似反馈线性化处理,同时将模型分为位置和偏航两个子系统;然后,利用扩展扰动观测器对复合扰动以及非匹配扰动的各阶导数的估计值,设计新型时变滑模面,得到滑模控制律,并给出了控制系统的稳定性分析;最后,仿真结果验证了控制方法的有效性和优越性.该新型滑模控制方法的优越性主要体现在:对非匹配扰动具有较强的鲁棒性,以及能有效地抑制抖振现象.     

非匹配不确定高阶非线性系统递阶Terminal滑模控制

对于高阶非线性系统,首先采用改进的高阶滑模微分器作为间接干扰观测器,获得前n-1个子系统中的非匹配复合干扰的估计值,证明了估计误差可任意小. 为避免代数环,设计了三种方案获得最后一个子系统中非匹配复合干扰的估计值,并证明了估计误差有界. 在此基础上设计递阶Terminal滑模控制器,证明了控制器参数非奇异及结构非奇异,并给出所需条件. 最后,证明了系统稳定,跟踪误差可任意小. 近空间飞行器姿态控制仿真验证了本文结论.     

基于NDOB的匹配/非匹配不确定性系统滑模控制

针对一类n阶匹配与非匹配不确定性和扰动共存的系统,提出了一种新颖的基于非线性干扰观测器的滑模控制方法。将非匹配扰动的估计值融入到滑模面,设计了集成扰动观测的滑模控制。与传统的滑模控制方法相比,该方法在匹配与非匹配不确定性和扰动出现时具有较好的抑制能力,并能有效地抑制切换增益所引起的抖振现象。利用李雅普诺夫理论和输入-输出稳定性概念严格证明了闭环系统的稳定性。最后通过两个仿真实例验证了所提控制方法的有效性。     

复合干扰下载人潜水器的全阶滑模控制

针对蛟龙号载人潜水器(JIAOLONG)在运行过程中受到深海洋流、模型不确定性和未建模动态等因素影响,本文设计了一种基于干扰观测器的新型全阶滑模控制(disturbance-observer based full-order sliding mode control,DOB–FOSMC)方法.首先,建立载人潜水器系统的动力学模型;然后,设计扩展非线性干扰观测器估计系统的复合扰动;其次,设计能够描述潜水器完整动态特性的全阶滑模面,从而得到滑模控制律,并给出闭环控制系统的稳定性分析;最后,通过数值仿真验证控制方法的有效性和优越性.基于干扰观测器的全阶滑模控制方法的优越性主要体现在:能够描绘载人潜水器的全阶动态特性,并且有效抑制抖振现象.     

含有非匹配干扰和未知动态的非仿射系统滑模控制算法

针对含有非匹配干扰和未知动态的非仿射系统控制问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的改进滑模控制(SMC)方案.本文首先利用扩张状态观测器,将原系统转变为一个包含干扰的二阶积分级联系统,使含有未知动态的非仿射系统控制器设计问题转化为二阶积分级联系统的控制器设计问题,从而使得控制器在设计过程中不需要对对象模型完全已...     

一类非线性严格反馈系统基于干扰观测器的抗干扰控制

针对一类带有干扰的非线性严格反馈系统, 研究其抗干扰控制问题. 系统干扰满足不匹配条件, 代表一类部分信息已知的干扰. 通过设计非线性干扰观测器, 提出基于非线性干扰观测器和back-stepping 的抗干扰控制方法来补偿干扰, 该方法可以保证闭环系统所有信号是半全局最终一致有界的. 最后, 通过与现有方法的对比验证了所提出方法的正确性和有效性.

     

基于干扰观测器的不确定非线性系统终端滑模控制器设计

考虑系统遭受复合干扰影响,针对一类不确定非线性系统的控制问题展开研究.首先,提出一种n阶超螺旋干扰观测器,对系统干扰进行估计;然后,结合系统的结构特点和滑模控制理论构造积分滑模面,并与二阶快速终端滑模控制理论相结合,设计基于干扰观测器的滑模控制器,通过引入反曲函数降低抖振,利用Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性;最后,将该方法应用到磁悬浮系统的稳定性控制并进行仿真实验,结果表明了所提出方法的有效性.     

四旋翼无人机不匹配扰动抗干扰控制

针对四旋翼无人机存在的不匹配干扰和执行器故障等现象,提出了一种基于有限时间观测器的飞行控制方案。从无人机的运动学模型出发,构建了受执行器故障和不匹配干扰影响的控制模型。将干扰观测器与非奇异终端滑模控制 (NTSMC) 方法相结合,以实现复合抗干扰和容错控制器设计。首先,设计了两个非线性有限时间扰动观测器来估计不匹配扰动和执行器故障,有限时间观测器使得估计误差在有限时间内收敛到零。其次,将观测器与NTSMC控制方法结合,以在有限的时间内实现跟踪,并有效地减少抖振。最后,从理论和仿真验证了控制方法的有效性和所期望的控制性能。     

事件触发下多智能体系统一致性的干扰主动控制

本文针对带有外部干扰影响的多智能体系统,研究了基于事件触发机制下的多智能体系统Leader-Following一致性的控制问题.采用干扰观测器来估计系统中存在的干扰,并设计了基于事件触发机制的干扰主动控制方案.运用现代控制理论和矩阵论等工具分析了多智能体协同运动算法得到了多智能体系统在分布式事件触发机制下的一致性收敛条件,并且分析了本文设计的分布式事件触发机制的时间间隔存在正的下界.最后通过计算机仿真,验证了本文所提控制算法的有效性.     

带有非线性不确定奇异系统的积分滑模控制

针对一类含有非线性不确定的奇异系统, 提出了一种面向性能的鲁棒控制器. 控制器由3部分组成: 积分滑模控制、附加的非线性控制及复合非线性反馈控制. 积分滑模控制可将匹配不确定完全抵消并使系统轨迹进入理想滑模; 附加的非线性控制用来抑制理想滑动模态上非匹配不确定对系统稳定性和性能的影响; 复合非线性反馈控制则保证闭环系统输出按性能要求渐近地跟踪参考输入信号. 最后通过算例说明所提算法的有效性.     

含高阶干扰的非仿射非线性系统自适应跟踪控制

本文考虑了一类带有高阶干扰和未知参数的非仿射非线性系统的自适应跟踪控制问题.为了提高系统的抗干扰性能,首先设计了扩张状态滤波器估计系统受到的高阶干扰,并把干扰估计值引入到控制器中.其次,在每一步递推设计中,为了避免backstepping方法固有的"微分爆炸"问题,引入滑模微分器估计虚拟控制律的微分,进而提出了一种新的自适应控制策略.借助Lyapunov函数理论方法分析了闭环系统的稳定性,即在所提控制策略作用下,可保证闭环系统所有信号是一致最终有界的.最后,利用MATLAB仿真验证了方法的有效性.     

基于干扰观测器的航天器非奇异终端二阶滑模控制

为了消除干扰力矩和结构不确定性对卫星姿态控制性能的影响,本文提出了一种基于新型干扰观测器的非奇异终端二阶滑模控制方法.首先,文章设计了一种基于跟踪微分器的干扰观测器,来对卫星系统中的不确定项进行估计,利用估计值进行补偿,并保证估计误差在有限时间内收敛.在此基础上,文章设计一个非奇异终端滑模面,当系统到达滑模面时,姿态误差可以在有限时间内收敛,并利用二阶滑模趋近律设计控制器,保证系统在有限时间到达滑模面.在干扰观测器误差未完全收敛时,滑模控制器可以对存在的扰动进一步抑制,实现姿态跟踪系统的有限时间稳定,并通过李雅普诺夫方法严格证明了其稳定性.最后,仿真结果表明,干扰估计值误差可以在有限时间内收敛,证明了该控制方法对存在的干扰是具有较好的鲁棒性.     

一类非线性不确定非匹配时滞系统的鲁棒滑模控制

针对一类带有不匹配非线性不确定的线性时滞系统,基于稳定性理论,提出一种新的依赖于时滞的滑动模控制策略。该控制策略保证闭环系统滑动阶段的存在性,并在此基础上证明滑动模态运动的稳定性。最后通过仿真例子看出,抖振现象被大大减弱,这进一步说明该控制策略的可行性和有效性。     

基于混合阈值事件触发机制的船舶自适应神经滑模控制

针对存在时变干扰和通信受限的船舶艏向保持控制问题, 本文设计了一种基于混合阈值事件触发机制的船舶自适应神经滑模控制算法. 首先, 采用径向基函数神经网络(RBF-NNs)对控制系统的模型不确定部分进行在线逼近. 其次, 构造了一种比例积分滑模面和基于混合阈值参数的事件触发规则来降低时变干扰引起的系统抖振和减少传输信道的通信资源占用. 并且在理论上分析了事件触发技术能够增强闭环控制系统对低频扰动的抗扰性. 最后, 通过Lyapunov理论证明了所提控制算法能够保证所有误差信号满足半全局一致最终有界稳定(SGUUB). 在时变干扰条件下进行数值仿真, 并且与现有控制技术进行对比, 仿真结果表明, 所提控制算法能够明显减少系统抖振和控制输入频率.