基于扩张状态观测器的轮式移动机器人抗饱和自适应滑模轨迹跟踪控制

针对带有输入饱和约束的轮式移动机器人鲁棒轨迹跟踪问题,文章提出一种抗饱和自适应滑模控制方法.考虑到系统参数摄动和外部扰动等不确定因素对系统控制性能的影响,首先设计非线性扩张状态观测器来估计系统不确定因素,并基于估计值设计抗饱和自适应滑模控制器,消除系统的参数摄动、外部扰动和输入饱和约束对系统控制性能的影响.仿真对比结果验证了文章所提控制方法的优越性和有效性.     

基于Udwadia-Kalaba方法的并联机器人鲁棒伺服约束控制

针对2自由度冗余驱动并联机器人轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于Udwadia Kalaba方程的鲁棒伺服控制方法.在负载、外部干扰以及制造误差的影响下,无法得到机器人精确、完整的运动模型,导致机器人控制性能变差.为解决这类不确定性带来的影响,提出了一种鲁棒控制方法.该方法通过保证系统的一致有界性和一致最终有界性,使系统能够精确跟踪理想约束轨迹.此外,该方法采用Udwadia Kalaba方程,求解控制过程中满足系统理想约束所需要的约束力.Udwadia Kalaba方程不需要Lagrange乘子或伪广义速度等辅助变量,可以同时处理完整约束和非完整约束,且可以获得满足轨迹约束的约束力解析解.利用Lyapunov函数对该鲁棒控制方法的稳定性进行了理论证明,并且通过仿真实验,验证了该鲁棒控制方法能够在非理想条件下实现给定轨迹的高精度跟踪控制.     

基于自抗扰控制器的CNC雕刻机控制系统轮廓误差控制

针对CNC雕刻机控制系统因时变时延影响轮廓跟踪精度的问题,设计了基于自抗扰控制的单轴轨迹跟踪控制器和基于非线性PID(NLPID)的轮廓误差补偿控制器.首先,针对单轴轨迹跟踪控制,将时变时延引起的不确定性处理成系统总干扰的一部分,设计扩张状态观测器(ESO),对系统内外总干扰和系统状态进行实时估计,并设计误差补偿控制律,实现系统干扰的估计和补偿,得到良好的单轴轨迹跟踪控制性能.然后,根据轮廓误差估计值,设计基于NLPID的轮廓误差补偿控制器,对系统轮廓误差实时补偿,实现了良好的轮廓跟踪控制性能.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.     

不确定线性系统的最优保性能可靠控制

针对一类不确定线性系统,采用连续增益故障模型提出了考虑执行器故障的保性能可靠控制问题.通过对具有执行器增益故障的系统分析,利用线性矩阵不等式(LMI)分别给出了保性能标准控制、最优保性能标准控制、保性能可靠控制、最优保性能可靠控制存在的充分条件.根据凸优化理论,最优保性能标准控制和最优保性能可靠控制的设计方法转化为一个线性凸优化算法.仿真数例验证了文中所提出方法的可行性.在相同形式的故障发生时,比较最优保性能标准控制与最优保性能可靠控制,进一步说明了最优保性能可靠控制的必要性.     

非线性网络控制系统的保性能控制

针对网络诱导时延小于一个采样周期的非线性网络控制系统,研究了系统的稳定性和保性能控制问题.对于T-S模糊模型描述的非线性被控对象,将时延的不确定性转化为系统参数的不确定性,从而将这一类非线性网络控制系统建模为具有参数不确定性的离散T-S模糊模型.基于建立的模型,提出了存在稳定保性能控制器的充分条件,并得出了相应的线性矩阵不等式(LMI)形式.最后通过对永磁同步电动机混沌系统进行控制和仿真研究,验证了所提出方法的有效性.     

具有时变采样周期的水箱液位系统保性能控制

研究了具有控制输入饱和约束和时变采样周期的水箱液位系统保性能控制问题.首先,基于液体动力学对水箱液位系统进行建模,并用M序列激励水箱得到的实测数据进行模型验证.其次,根据采样周期的不同,将液位系统建模成一个具有多个子系统的离散时间切换系统.基于李雅普诺夫稳定性原理及平均驻留时间方法,给出具有控制输入饱和约束的最优保性能的状态反馈控制器存在条件,并将控制器增益的求解转化为一个凸优化问题.最后,将控制算法应用于水箱液位系统实验平台.实验结果验证了控制算法的有效性.     

一类具有闭环极点约束的不确定线性系统的保性能控制

主要研究了闭环系统的极点约束在一个给定圆盘中的保性能控制问题,基于线性矩阵不等式处理方法给出了状态反馈控制器存在的充要条件,并利用线性矩阵不等式的解给出了保性能控制器的设计方法,得到一个状态反馈控制器,使得对所有允许的不确定性闭环系统稳定,并且闭环性能指标值不超过某个确定的上界.最后以数值例子验证了结果的正确性.     

输入通道有干扰多变量MRAC系统全局稳定化控制

对具有未建模动态且输入通道存在干扰的动态不确定多输入多输出(MIMO)模型参考自适应控制(MRAC) 系统，仅应用系统的输入输出量测数据给出了一种变结构模型跟踪控制器设计机制.通过辅 助信号和带有记忆功能的正规化信号,并适当选择控制器参数, 所提出的变结构控制 (VSC)能保证闭环系统的全局稳定性,且跟踪误差可调整到任意小.     

基于自抗扰控制的直升机航向控制方法

针对直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合的特性,传统的控制方法很难实现良好的性能.提出了一种自抗扰控制器的设计方法,并设计了扩张状态观测器,对参数不确定性和外部干扰进行估计,并实时补偿.与常规控制相比,在保证闭环稳定性的同时,能够应对模型参数的不确定性以及扰动,能够进一步使跟踪误差满足期望精度.并针对实际模型直升机实验平台航向动力学模型,在参数不确定性和主旋翼有扰动情况下,仿真结果验证了该方法的有效性.     

通信约束广域电力系统的分布式模型预测控制

针对电力通信网络中的通信约束问题,提出一种具有通信约束的广域电力系统分布式模型预测控制(DMPC,Distributed Model Predictive Control)方法,通过各子系统控制器的合作控制,使得系统的整体性能达到最优.采用控制器间的合作通信方式和线性矩阵不等式(LMI,Linear Matrix Inequality)技术,提出了迭代DMPC算法,从而得到分布式控制器.最后,通过WSCC九节点模型的仿真研究,验证了所提方法的有效性.     

基于动态并行补偿的一类非线性动态系统的H∞模糊跟踪控制

针对一类非线性动态系统,提出了一种H∞模糊跟踪控制器设计的新方案。首先利用T-S模糊模型表示一类非线性动态系统。然后基于DPDC(动态并行补偿)的基本思想设计控制器,使跟踪误差尽可能的小,并且对于任何有界参考输入,满足给定的H∞跟踪性能。最后将控制器的设计问题转化为LM IP(线性矩阵不等式问题)。仿真结果表明了本方法的有效性。     

一类非线性动态系统的混合H2/H∞模糊输出反馈跟踪控制

讨论一类非线性动态系统的混合H2/H∞模糊输出反馈跟踪控制问题。首先利用T-S模糊模型对系统进行建模,然后设计基于观测器的控制器,使跟踪误差尽可能的小,并且对于任何有界参考输入,满足给定的H∞跟踪性能,以及在满足给定的H∞跟踪性能下,达到H2次优控制性能,最后将观测器与控制器的设计问题转化为EVP(特征值问题)。     

一类线性离散时间大系统的预见重复控制

文章针对一类线性离散时间大系统提出一种预见重复控制方法.结合预见控制和重复控制的优势,构造带有预见补偿作用和学习能力的控制器,即预见重复控制器,实现对预见周期性目标值信号的跟踪.首先,通过状态增广技术和二维模型方法,构造包含可预见目标值信号的二维扩大误差系统;其次,针对扩大误差系统,分别考虑状态反馈和输出反馈,并基于Lyapunov函数方法及线性矩阵不等式(LMI)技巧给出预见重复控制器设计方法.最后,通过比较预见重复控制、重复控制和预见控制,表明文章结果的有效性.     

基于T-S模型的不确定时滞系统的保代价控制

基于T—S模糊模型，研究具有范数有界、时变参数不确定性和时滞的非线性系统的保代价控制问题，得到存在稳定模糊保代价控制器的充分条件，并推算出相应的线性矩阵不等式(LMI)形式。     

Serret-Frenet坐标系下AUV自适应路径跟踪控制

考虑自治水下机器人(AUV)在水平面运动状况,针对路径跟踪控制问题,为了简化控制器推导过程,引入Serret-Frenet坐标系,并在此坐标系下建立路径跟踪误差系统;路径上的虚拟参考目标点不是距离AUV的最近点,从而放宽了控制器设计的初始条件限制;同时考虑速度规划指标并采用视线角导航,使得AUV实现有经验的舵手操舵行为.该方法充分考虑了AUV动态系统中大量参数时变的特性,对于系统内部参数变化、不确定性以及外部干扰具有很强的鲁棒性.     

含齿隙非线性的双电机伺服系统最优控制

针对具有齿隙非线性的双电机伺服系统,提出了一种基于反步法的最优控制策略,实现了负载跟踪与电机同步问题.首先,引入了近似死区函数来描述齿隙模型,建立了系统的状态方程;然后,结合反步控制技术与二阶滤波器,设计了最优跟踪控制器;基于两个电机的位置差与速度差,设计了最优同步控制器;结合这两个控制器,分别得到了两个电机的控制输入.通过使用李亚普诺夫定理证明了系统的稳定性.最后,与PI控制及动态面控制的仿真结果进行对比,证明了文章提出的控制方法对双电机伺服系统具有较好的控制效果.     

基于Bouc-Wen模型的迟滞非线性系统自适应控制

智能执行器中的迟滞特性严重影响控制系统的精度和稳定性.文章采用Bouc-Wen模型来描述迟滞特性,并融合该模型设计自适应控制器.对于Bouc-Wen模型的解特性未知,影响控制器的设计.首先通过傅立叶变换得到该模型的近似解,然后提出了预设自适应控制方法来保证系统跟踪误差的暂态和稳态性能.仿真结果验证了该方法的有效性.     

模糊不确定时滞系统的保成本控制

讨论了基于T-S模型的不确定时滞系统的保成本控制问题.文章采用并行补偿状态反馈控制方法和时滞相关稳定性分析方法,通过引入一个带调节因子的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用线性矩阵不等式的形式给出了状态反馈控制器存在的充分条件.当调节因子取不同值时,最小保成本值和反馈增益也是不同的,不同的反馈增益导致不同的动态性能,因此,可以通过选取合适的调节因子来优化闭环系统的动态性能. 最小保成本值可以看作调节因子的函数,因此,可以通过求解一个凸优化问题来求得最小的保成本值和最优的调节因子,文章给出了一个求解最小保成本值的算法.并利用仿真示例验证了所给方法的有效性.     

一类非线性系统的输出反馈跟踪控制

研究了一类带有动态不确定性的非线性系统鲁棒输出跟踪控制问题.应用结合死区技术的反步方法,提出了一输出反馈跟踪控制方案.设计的鲁棒跟踪控制器能够使得跟踪误差在有限时间后收敛到原点的任意小邻域,同时保证闭环系统的其他信号有界.仿真例子验证了该控制方案的有效性.     

基于免疫函数的输入死区未知严格反馈非线性系统投影自适应指令滤波反步控制

为解决含有未知项以及输入死区的严格反馈非线性系统跟踪控制问题,提出一种基于免疫函数的投影自适应指令滤波有限时间控制方法.该方法使用免疫函数构造扩张状态观测器对具有输入死区控制系统中的未知项进行逼近,并使用指令滤波解决反步法中微分爆炸问题,建立滤波误差补偿机制降低滤波误差对跟踪精度的影响,同时使用投影算子保证了自适应参数的有界性.与现有文献中基于障碍李雅普诺夫函数的自适应反步约束控制相比较,文章可同时约束系统状态、补偿跟踪误差以及自适应参数在预设的范围内,保证了闭环系统中所有信号有界,结合有限时间控制加快了控制系统的收敛速度.最后仿真结果表明了文章控制方法的有效性.