一类非线性切换系统基于观测器的 H ∞ 输出跟踪控制

对一类非线性切换系统,研究了其基于观测器的H∞输出跟踪控制问题.借助微分中值定理,将非线性切换系统转化为线性参数切换系统.当状态变量不可测或不易测时,基于平均驻留时间方法,给出系统在基于观测器的反馈控制器以及满足平均驻留时间条件的切换信号下带有权重的H∞输出跟踪控制问题可解的充分条件.仿真实例证明了设计方法的有效性.     

一类时滞非线性级联切换系统的可靠控制

研究了一类非线性级联切换系统的可靠控制问题,系统具有时滞和不确定结构.当执行器失效时,利用多Lyapunov函数以及平均驻留时间方法,设计状态反馈控制器,得到相应闭环系统的指数稳定性.     

切换系统有限时间稳定的事件触发滑模控制

构建了一个事件触发滑模曲面用来处理事件触发过程中的网络传输延迟现象.对传输产生的延时采用模型转换法,将原时变时滞的不确定性从原系统中分离出来,分解为两个常时滞组成的近似项和有界误差项,并经过事件触发滑模控制器消除延时带来的不利影响.用李雅普诺夫函数和平均驻留时间(ADT)方法推导出系统的输入输出有限时间稳定的充分条件,并通过线性矩阵不等式(LMI)求解得到滑模控制律的增益矩阵.实例证明:系统闭环曲线稳定,且输入输出有限时间满足设定要求.     

单输入单输出非线性系统全局有限时间观测器设计

对于一类单输入单输出(SISO)具有下三角结构的非线性系统,运用几何齐次理论、Lyapunov稳定性理论和有限时间稳定理论,设计了一个高增益观测器.所设计的观测器由线性部分和非线性部分组成,线性部分保证误差系统全局渐近稳定,非线性部分保证误差系统在有限时间内收敛到原点.仿真实例验证了设计的有效性.     

基于观测器的广义系统有限时间控制器设计

基于广义观测器,探讨了线性广义系统的有限时间控制问题.利用广义系统状态观测器理论,给出了系统无脉冲模和有限时间状态稳定的充分条件及基于广义观测器的状态反馈控制器的设计方法,所设计的控制器使闭环系统无脉冲模且保持有限时间状态稳定.通过解一组广义Riccati不等式得到观测器增益矩阵和状态反馈矩阵.     

一类切换加性时滞系统的加权 H∞输出跟踪控制问题

针对一类线性切换加性时变时滞系统,讨论其加权 H∞输出跟踪控制问题。将网络控制系统中的网络诱导延时和数据丢包问题归结为切换系统状态中的两个连续加性时变时滞,构造新的Lyapunov‐Krasovskii泛函。通过设计满足平均驻留时间条件的切换信号和比例‐积分控制器,并结合Jensen积分不等式,以线性矩阵不等式的形式给出了确保闭环系统指数稳定且满足 H∞输出跟踪控制性能的充分条件,从而降低了计算的复杂性。最后,用一个仿真例子说明所得方法的有效性。     

控制方向未知的非线性系统切换自适应全局快速有限时间控制

提出一种新的切换自适应全局快速有限时间控制方法,设计控制方向未知的非线性系统切换自适应快速有限时间控制器.通过有限时间切换律,自适应调整切换参数,使控制器的控制方向依提出的方向进行切换,能更快找到正确的控制方向.仿真结果表明:所设计的控制器能保证系统的所有状态在有限时间内收敛至平衡点,且有更快的收敛速度.     

基于非线性干扰观测器的无人平台有限时间镇定控制

研究了存在模型不确定性和外界干扰工况下的非完全对称无人平台有限时间镇定控制问题.考虑模型参数矩阵的非对角线元素存在非零项,仅通过一次微分同胚变换即将原模型化为级联系统形式,简化了计算步骤;基于此级联系统借助终端滑模和反步控制方法设计了有限时间收敛控制器,解决了传统反步滑模控制器收敛速度缓慢的问题;通过引入1阶低通滤波器,对镇定控制器结构进行了优化,避免了执行器陷入"饱和";基于非线性干扰观测器对外界干扰及系统不确定性进行平滑估计和补偿,无需明确知道估计误差的上界即有效提高了控制器的鲁棒性.最后基于Lyapunov理论证明了闭环系统具有均方意义稳定性并进行了数值仿真,仿真结果验证了控制器的有效性和鲁棒性.      

基于事件触发切换奇异系统的有限时间稳定

借助于事件触发机制,研究了切换奇异系统的有限时间稳定性问题.首先,引入切换奇异系统有限时间稳定的概念,并提出事件触发机制.然后,在事件触发基础上提出状态反馈控制器.其次,利用Lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到切换奇异系统稳定的充分条件.最后,给出数值例子说明结论的有效性.     

切换系统容错控制的研究

针对线性切换系统,研究其在执行器失效情况下的容错控制问题.首先,在容错控制范围内,推导出系统实际运行中执行器失效所满足的条件;其次,运用平均驻留时间方法,给出平均驻留时间的下界,设计状态反馈控制器,使得每一具有平均驻留时间的切换信号都能保证系统的全局渐近可镇定;最后,把结果转化成线性矩阵不等式(LMI)的形式便于求解,并以数值例子仿真出系统的状态响应曲线及相平面曲线,从而验证结论的有效性.     

未知时变扰动下的车轮滑移率鲁棒非线性跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种对未知时变扰动具有强鲁棒性的车轮滑移率非线性跟踪控制策略.首先,基于Burckhardt轮胎模型建立车轮滑移率跟踪控制模型;随后,基于车轮滑移率跟踪控制模型设计非线性干扰观测器,通过在线估计和补偿未知时变扰动来提高系统的鲁棒性,并基于有限时间和快速终端滑模理论设计车轮滑移率鲁棒非线性跟踪控制律;最后,基于车辆动力学仿真软件,验证车轮滑移率鲁棒非线性跟踪控制策略的可行性和有效性.结果表明,该策略对未知时变扰动具有较强的鲁棒性,并且能够快速、准确和稳定地跟踪任意期望的连续车轮滑移率,车轮滑移率跟踪残差控制在0.32%以内,满足自动驾驶电动汽车的需求.     

具有外部扰动的非完整移动机器人的有限时间跟踪控制(英文)

研究了具有外部扰动的动态模型的非完整移动机器人有限时间跟踪控制问题,介绍了一种有限时间扰动观测器来估计外部扰动.首先,移动机器人的跟踪误差系统被转换成两个子系统:一个三阶子系统和一个二阶子系统.然后,我们分别讨论了这两个子系统,并且设计了连续的有限时间扰动观测器和有限时间跟踪控制律.严格的证明表明了移动机器人可以在有限时间内跟踪上期望的轨迹.仿真例子说明了我们方法的有效性.     

低速摩擦伺服系统的近似有限时间稳定跟踪控制

针对系统状态不可测且存在不确定性的低速摩擦伺服系统,研究其有限时间稳定跟踪控制问题,提出一种具有动态主动补偿特性的非线性反馈控制方法,使低速摩擦伺服系统近似实现有限时间稳定跟踪。同时,为了解决跟踪系统部分状态未知及不确定性问题,设计了扩张状态观测器。仿真结果验证了该控制方法及扩张状态观测器的有效性。     

一类切换非线性系统的全局有限时间镇定

研究了一类切换非线性系统在任意切换下的全局有限时间镇定问题.通过加幂积分仪技术,精确地设计了连续非光滑的状态反馈控制器和共同的李雅普诺夫函数,实现了系统的有限时间内的镇定;与现有结果相比,具有加快收敛速度的优点;仿真例子表明了所得结果的有效性.     

连续时间线性切换正系统的稳定性分析（英文）

讨论在平均驻留时间的切换下,连续线性切换正系统的稳定性问题。切换系统的稳定性是切换系统研究的重要内容。在很多实际的应用中,一个切换系统的稳定性的高低直接决定这个系统性能的好坏。如果系统的切换规则是任意的,那么系统的性能会更好。然而,对于一个线性切换正系统,要想使得系统稳定必须存在一个余正李雅普诺夫函数,且函数的微分沿着系统轨迹是负的。所以首先要给出余正李雅普诺夫函数的定义,再结合线性矩阵不等式等知识求出余正李雅普诺夫函数的微分。应用线性切换正系统的一些性质,得到线性切换正系统在平均驻留时间切换下系统稳定的充分必要条件。最后,一个数值例子验证问题的有效性。     

不确定切换时滞系统积分滑模控制

研究一类不确定切换时滞系统的积分滑模控制问题.设计积分滑模面,且滑模面的设计依赖于切换系统的初始状态,保证切换系统的状态从初始时刻就保持在滑模面上,消除切换过程中的滑模到达过程,从而改善系统的暂态性能,提高系统的鲁棒性.利用线性矩阵不等式方法,给出滑模面存在的充分条件.在此基础上设计子系统变结构控制器,确保对于一类满足平均驻留时间条件的切换信号,切换系统在滑模面上运行时是指数稳定的.数值仿真证明了所提设计方法的有效性.     

基于终端滑模控制的多智能体系统有限时间跟踪控制

针对有向拓扑结构下带领导者的非线性二阶多智能体系统,基于终端滑模控制策略,研究其有限时间一致性跟踪问题;利用快速积分型终端滑模控制理论与有限时间稳定性理论,设计了一类分布式有限时间一致跟踪控制协议,以确保多智能体系统中跟随者对动态领导者的跟踪。提出的控制协议可以使多智能体系统的状态在有限时间内到达并停留在设计的滑模面上,并且能有效削弱抖振。通过数值仿真,验证了所获得的理论结果的有效性。