分数阶参数不确定系统的PI^λ控制器

利用求解分数阶参数不确定系统稳定域的方法,设计了使分数阶参数不确定系统具有鲁棒性的分数阶PIλ控制器.首先采用Kharitonov理论,将分数阶参数不确定系统分解成若干个参数确定的子系统,然后用D分解方法分别求出在PIλ控制器的控制下,使各个子系统都取得较大稳定域的参数λ值.再采用此λ值构建PIλ控制器并计算各个子系统的稳定域.各个子系统稳定域的交集即为参数不确定系统在PIλ控制器控制下的稳定域.同时证明了所构建的PIλ控制器能稳定整个参数不确定系统组.最后在稳定域内取控制器参数值,便构成了所设计的PIλ控制器.文中采用实例对此设计方法进行验证,并用所构建的PIλ控制器对参数不确定系统组的各个子系统进行阶跃响应分析,结果表明PIλ控制器对参数不确定系统具有较强的鲁棒性.     

含有非线性不确定参数的电液系统滑模自适应控制

针对含有非线性不确定参数的电液控制系统, 提出了一种滑模自适应控制方法. 该控制方法主要是为了解决由于初始控制容积的不确定性而引起的, 非线性不确定参数自适应律设计的难题. 其主要特点为, 通过定义一个新型的特Lyapunov 函数, 进而构建系统的自适应控制器及参数自适应律, 并结合滑模控制方法及一种简单的鲁棒设计方法, 给出整个电液系统的滑模自适应控制器, 及所有不确定参数的自适应律. 试验结果表明, 采用该控制方法能够取得良好的性能, 尤其可以补偿非线性不确定参数对系统的影响.     

大时滞不确定系统的滞后时间削弱与自抗扰控制

针对具有变时滞、变参数和扰动的大时滞不确定系统的控制问题,本文提出了滞后时间削弱与自抗扰控制方法,综合应用了前馈控制、反馈控制和自抗扰补偿控制.为了提高系统的稳定性,在前馈控制器的设计中采用了系统的边界模型确定控制器参数取值范围;采用系统边界模型输出与系统实际输出的动态加权和作为反馈控制器的输入.为了提高系统控制的性能,自抗扰补偿控制回路的设计基于标称模型的补偿控制器.理论证明和仿真结果表明,所提出的方法是有效的,其在具有模型参数变化、滞后时间变化和外部扰动情况下,能保证系统的稳定性和良好的控制性能.     

带有灰色补偿的Backstepping控制

针对一类二阶非线性不确定系统提出了一种新的控制方法,即带有灰色补偿的Backstepping控制,该方法分为两个阶段进行.第一阶段采用Backstepping控制方法进行控制,对不确定部分的模型参数进行估计.第二阶段经过N步参数估计之后,在上述控制律基础上,按估计参数加上补偿控制,构成带有灰色补偿的Baekstepping控制.该方法解决了非线性不确定系统的Backstepping控制问题.该方法不仅能精确估计出系统的不确定参数,而且经过补偿的控制器使系统的性能大为改善,并增强了系统的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.     

一类不确定参数系统的多模型自适应控制

本文为一类不确定参数的双时延系统提出了一种多模型自适应控制方法.所讨论的问题 包括系统结构、控制器库、模型库和控制算法设计.     

控制量前具有不确定系数的电液伺服系统自适应控制

针对控制输入前具有不确定系数的电液伺服位置系统精确跟踪控制问题, 提出了一种改进的自适应Backstepping控制器设计方法. 该方法通过对系统模型的等价变换和选择合适的Lyapunov函数, 有效解决了系统模型中控制输入前存在不确定系数而导致所设计的控制器存在参数自适应律, 而自适应律中存在控制量造成的嵌套难题. 以驱动连铸结晶器的电液伺服位置系统为例, 进行了控制器的设计和稳定性证明. 仿真研究结果表明, 所提出的改进设计方法是可行的, 设计的控制器具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能.     

动态区间系统的最优保性能控制--LMI方法

针对动态区间系统和一个给定的二次型性能指标,研究了其保性能控制问题,基于线性矩阵不等式(LMI)提出了最优保性能控制器设计方法,并将相关结果推广到参数不确定系统.利用功能强大的LMI工具,求解非常方便.所给实例表明,该方法用于设计动态区间系统与秩-1型参数不确定系统的最优保性能控制器,非常有效.     

自适应反推神经网络的转台鲁棒控制器设计

针对未知非线性、外界干扰和参数摄动等不确定因素对实际转台控制系统的影响,提出了自适应反推神经网络的转台鲁棒控制器设计.首先给出自适应Backstepping控制器的设计方法及步骤,接着采用RBF神经网络对转台对象参数的不确定因素上界值加以辨识,实现转台系统的鲁棒控制.其中Backstepping鲁棒控制作为主控制器,RBF神经网络实现了不确定上界值的在线辨识.仿真结果表明,自适应Backstepping神经网络控制很好地克服了对象的不确定性,实现控制系统的较强鲁棒性,适于高精度飞行仿真转台系统的实时鲁棒控制.     

挠性卫星姿态跟踪自适应L2增益控制

针对在轨挠性卫星姿态跟踪时存在参数不确定、外部干扰以及控制输入受限等问题,提出了一种自适应L2增益控制方法.首先利用神经网络来逼近系统中的未知非线性动态特性,设计自适应控制律来处理系统中的不确定参数:其次设计了一鲁棒控制器使得干扰力矩对系统性能输出具有L2增益,从而实现对干扰的抑制控制.最后通过引入附加的输入误差系统,...     

基于模糊PID的母管制煤粉锅炉燃烧控制系统

母管制煤粉锅炉燃烧系统存在严重非线性及强耦合问题且模型不易确定,使用传统控制方法效果不佳.针对这种情况提出采用模糊PID控制方案,并针对T-230-2型锅炉燃烧系统的特点和控制要求,设计了一种模糊PID控制器,并可在线调整模糊控制器输出的PID控制器参数,从而达到优化PID控制器参数的目的,实现对"非线性、强耦合"系统的控制要求.通过Matlab仿真,对母管压力的鲁棒性和抗扰性进行了分析.结果表明,该控制器具有更好的控制效果,能有效地克服扰动,提高了系统的动态特性.     

六自由度机械臂约束预测控制系统的设计

本文提出了一种基于约束预测控制的机械臂实时运动控制方法.该控制方法分为两层,分别设计了约束预测控制器和跟踪控制器.其中,约束预测控制器在考虑系统物理约束的条件下,在线为跟踪控制器生成参考轨迹;跟踪控制器采用最优反馈控制律,使机械臂沿参考轨迹运动.为了简化控制器的设计和在线求解,本文采用输入输出线性化的方式简化机械臂动力学模型.同时,为了克服扰动,在约束预测控制器中引入前馈策略,提出了带前馈一反馈控制结构的预测控制设计.因此,本文设计的控制器可以使机械臂在满足物理约束的条件下快速稳定地跟踪到目标位置.通过在PUMA560机理模型上进行仿真实验,验证了预测控制算法的可行性和有效性.     

轮式移动机械臂的鲁棒跟踪控制研究

移动机械臂系统一般由移动平台和机器臂组成,它既具有机器臂的操作灵活性,又具有移动机器人的可移动性,因此其应用范围要比单个系统宽得多。这篇文章研究了由非完整移动平台和完整机械臂构成的移动机械臂系统的鲁棒跟踪控制问题,基于误差动态方程和耗散不等式引理设计了一种鲁棒跟踪控制器,该控制器在出现外界干扰时能使系统渐近跟踪给定信号。使用Matlab6.5对系统进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的鲁棒控制算法是正确有效的。     

Fuzzy-identification-based adaptive backstepping control using a self-organizing fuzzy system

In this paper, a fuzzy-identification-based adaptive backstepping control (FABC) scheme is proposed. The FABC system is composed of a backstepping controller and a robust controller. The backstepping controller, which uses a self-organizing fuzzy system (SFS) with the structure and parameter learning phases to on-line estimate the controlled system dynamics, is the principal controller, and the robust controller is designed to dispel the effect of approximation error introduced by the SFS. The developed SFS automatically generates and prunes the fuzzy rules by the proposed structure adaptation algorithm and the parameters of the fuzzy rules and membership functions tunes on-line in the Lyapunov sense. Thus, the overall closed-loop FABC system can guarantee that the tracking error and parameter estimation error are uniformly ultimately bounded; and the tracking error converges to a desired small neighborhood around zero. Finally, the proposed FABC system is applied to a chaotic dynamic system to show its effectiveness. The simulation results verify that the proposed FABC system can achieve favorable tracking performance even with unknown controlled system dynamics.     

基于干扰抑制控制的飞行器姿态跟踪

本文针对飞行器姿态跟踪控制问题, 考虑系统的内部模型不确定性和外界扰动, 设计了使跟踪误差一致最终有界的控制器. 以四元数为姿态参数, 建立系统的非线性误差模型; 将控制系统分为内环观测器和外环控制器分别设计, 其中, 线性扩张状态观测器作为系统内环将实际系统补偿为标称模型, 而外环非线性控制器则用于镇定非线性标称系统. 最后, 利用Lyapunov理论得到了一致最终有界的稳定性结论, 并基于频域理论, 分析了线性扩张状态观测器阶次对系统性能的影响. 姿态跟踪实验表明, 本文设计的控制系统能够有效实现飞行器的姿态跟踪控制.     

空间三关节机器人模糊积分滑模控制

研究提高关节机器人轨迹跟踪控制的性能,由于关节机器人运动中产生振动,影响系统的稳定性能。为解决上述问题,提出了一种反馈线性化的自适应模糊积分滑模控制方法。在上述方法的基础上,对机器人非线性动力学模型反馈线性化。为了进一步提高滑模控制的精度,设计了一种积分滑模面的滑模控制器,可以减弱积分滑模控制的抖振。通过设计一个模糊控制器,根据积分滑模面的大小自适应地调节积分滑模控制的切换部分,达到削弱抖振的目的。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,改进方法有效地提高了关节机器人跟踪控制性能。     

多电机驱动系统的保性能鲁棒Funnel控制

本文针对含参数不确定性的多电机驱动系统,提出一种基于最优保性能鲁棒的Funnel控制方法实现系统的规定跟踪性能.该控制方法通过构造Funnel函数对误差系统进行变换,并设计自适应反步控制器保证变换后系统的稳定性即可使跟踪误差的瞬态和稳态响应均被限制在给定的Funnel边界内.然而由于系统中存在的参数不确定性会影响系统的规定控制性能,本文在Funnel控制基础上又设计了最优保性能鲁棒控制器.它是通过将参数不确定性系统的保性能鲁棒控制问题转化为标称系统的最优控制问题,并求解新的黎卡提方程而得到的.因此所设计的控制器不但消除了参数不确定性对系统的影响并且能够使系统的性能指标达到一确定的上界.最后,对四电机驱动系统进行了仿真和实验验证,说明所提出控制方法的有效性.     

SCARA型机械手的鲁棒防振控制

对ＳＣＡＲＡ型机械手的防振控制进行研究，提出了两自由度鲁棒控制法，应用μ控制理论设计鲁棒反馈控制器，保证了系统的鲁棒稳定性及鲁棒性能指标；基于模型匹配法设计前馈控制器，组成两自由度控制系统，进一步改善了闭环系统的跟踪特性。仿真研究表明，与传统的ＰＤ控制相比，该控制系统能对机械手前端的残留振支进行有效的抑制，取得较好的轨迹跟踪特性。     

Robust trajectory tracking control for unmanned tail‐sitters in aggressive flight mode transitions

In this paper, the trajectory tracking control problem is investigated for a new typical tail‐sitter. A robust hierarchical control method is proposed to achieve aggressive flight mode transitions. The proposed control method results in a composite controller including a translational controller and a rotational controller to control the position and attitude respectively. Continuous aggressive flight mode transitions can be achieved without switching on the coordinate systems or the controller structures. It is proven that the tracking errors of the designed closed‐loop system can converge into a given neighborhood of the origin in a finite time. Simulation results show the effectiveness of the proposed control strategy.     

按条件更新参数的自校正控制器

本文对具有有界扰动的线性时不变系统提出了一种新的按条件更新参数的自校正控制算 法.算法的特点是它的计算量与典型的自校正调节器不相上下,但却具有跟随的能力,同时还 能保证闭环系统的稳定.文章对采用此法后的系统稳定性、跟随误差的上限和参数估计的 有界性等问题作了详细的理论分析,最后给出了与其它几种方法对比的仿真结果.     

一类机械臂系统自适应有限时间有界H∞跟踪控制

考虑一种电机驱动的单连杆机械臂系统在受到输出约束时的自适应有限时间H∞跟踪控制问题.一个有限时间有界H∞性能的新概念被提出,并结合障碍Lyapunov函数(BLF)、神经网络自适应技术、有限时间控制理论和H∞控制理论,提出了一种该系统在输出受限条件下的自适应神经有限时间有界H∞跟踪控制器设计方法,避免了许多有限时间控制...