智能梁结构鲁棒PID控制及其时滞稳定性分析

研究了智能梁结构振动的鲁棒PID控制器的设计问题,考虑结构模态阻尼比及模态频率的不确定性,同时结合PID控制、保成本控制和H∞控制的优点,提出了一种鲁棒PID控制的设计方法,将PID控制器的参数整定问题转化为线性矩阵不等式凸优化问题的求解.考虑到实际系统中存在的时滞因素,对设计出的鲁棒PID控制系统进行了时滞稳定性分析,得出了使系统稳定的最大时滞量.最后,给出的数值算例说明了文中方法的可行性和有效性.     

导弹编队协同攻击分布式鲁棒自适应控制

在有向通信拓扑下研究了导弹编队的鲁棒自适应协同跟踪控制问题。针对导弹编队系统中队形跟踪、外部扰动和模型不确定性的情况,通过选取包含位置跟踪误差和速度跟踪误差的辅助变量,提出了一种基于有向通信拓扑的鲁棒自适应编队控制策略。提出了自适应律对未知参数进行估计,并且利用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的渐近稳定性。进一步,对于通信时滞的情况,给出了系统渐近稳定所需要满足的条件。与滑模控制等传统鲁棒控制不同,所设计的鲁棒自适应控制器是连续的,更便于导弹编队系统的实现。数值仿真结果表明,队形跟踪误差小于0.03 m,队形保持误差小于0.07 m,所设计的控制器能实现高精度的编队跟踪控制。     

带时滞的二元神经元网络的OPNCL控制和复杂网络的时间延迟反馈控制

针对一种带时滞的二元神经元网络和一种复杂网络的混沌控制问题,利用开环加非线性闭环(Open Plus Nonlinear Closed Loop,OPNCL)方法和时间延迟反馈控制(Time Delay FeedbackControl,TDFC)方法,分别设计了该混沌网络和混沌系统的控制器。从理论上证明了第一种控制器可使该网络系统的解稳定地传递到选定的目标,并通过数值模拟实验进一步验证了两种方法的有效性。结果表明:该方法避免了开环加非线性闭环控制的一些限制因素;对于任何目标,所控制混沌系统的传递域(Basins of Entrainment)是全局的,避免了有关确定传递域范围的繁琐计算。     

复杂网络的同步: 理论、方法、应用与展望

复杂网络随处可见, 如互联网、电力网络、商业网络、生物神经网络、社会关系网等. 这些复杂网络与我们的生活息息相关, 对它们的深入研究不但会促进许多重要科学分支的发展而且可能引起人类社会生活方式的根本变革. 同步是自然界中广泛存在的一类非常重要的非线性现象, 复杂网络展示了丰富多彩的网络同步现象. 在过去10年里, 不同研究领域的学者从不同的角度广泛而深入地开展了复杂网络同步的研究. 本文简要的回顾国内外过去10年在复杂网络同步领域的主要研究进展, 包括理论、方法、应用与展望, 试图推进国内复杂网络同步的研究.      

网络环境下航天器交会对接系统的鲁棒H_∞滤波

以航天器空间交会对接为背景,探讨了其网络环境下的鲁棒H?滤波问题。基于传统的C-W方程,重新构建网络环境下航天器交会对接系统的数学模型。选取时滞相关Lyapunov函数并结合自由权矩阵处理方法,给出网络化滤波误差系统渐近稳定且满足H?性能的充分条件,进而将滤波器的设计转化为受线性矩阵不等式约束的凸优化求解问题。仿真表明,最劣情况下最优的H?扰动抑制水平达到??1.4142,得到的相对位置和速度估计误差分别为0.07与0.02,证明该算法是可行且有效的。     

基于指数收敛的四旋翼无人机鲁棒自适应飞行控制

针对四旋翼无人机鲁棒自适应飞行问题,提出了一种基于指数收敛的控制方法。考虑到四旋翼系统的欠驱动、强耦合等非线性特性,采用线性化反馈控制策略实现对其轨迹追踪飞行能力的基本控制;针对线性化反馈控制易受系统内外部未知干扰等影响,采用基于指数收敛干扰观测器组合控制设计,实现四旋翼飞行的鲁棒与自适应控制;线性反馈及状态观测器控制系统基于指数收敛稳定。进行了仿真分析,结果表明,干扰观测器对四旋翼系统中存在的未知干扰具有很好的估计能力,所设计的基于指数收敛控制系统,结构简单,且具有较强的干扰抑制能力和较高的系统稳定性,满足四旋翼无人机的鲁棒及自适应飞行能力要求。     

非完整信息条件下的结构可靠性鲁棒设计

在非完整信息条件下,建立区间变量、模糊变量、随机变量同时存在的可靠性设计模型,并给出相应的序列优化设计方法;同时考虑设计变量的实现值与设计值之间的差别以及约束条件的鲁棒性,提出基于info-gap决策理论的鲁棒优化模型,研究可靠性鲁棒设计的序列求解策略。算例1表明:模糊可靠性设计比随机可靠性设计结果保守,当模糊设计指标α=0时(对应区间可靠度)结果最为保守。算例2表明:不同的鲁棒性指标αt对应不同的鲁棒优化解,当αt大于0.20时,不存在相应的鲁棒优化解。利用本文提出的鲁棒序列优化求解方法对目标函数计算1291次即可,而常规优化算法需8107次,表明本文算法大大提高了计算效率。     

基于鲁棒滤波的无人机着陆相对导航方法

针对无人机在移动平台上进行起降时的相对导航问题,提出了一种基于鲁棒高阶容积滤波的惯导/视觉相对导航方法。建立了相对导航系统模型,基于无人机与移动平台之间的相对运动给出了系统的相对惯导方程,并针对系统中传感器的量测特性给出了导航敏感器的测量方程。针对相对导航系统非线性较强且量测噪声不符合高斯分布等问题,在高阶容积滤波的基础上,结合Huber-based量测更新方程,设计了鲁棒高阶容积滤波相对导航滤波器,该方法具有较高的估计精度,且对混合高斯噪声有鲁棒性。相对姿态采用四元数表示,为保证四元数的归一化,在设计相对导航滤波器时采用修正的罗德里格斯参数表示姿态误差。仿真结果表明,该方法可以准确地给出无人机与移动平台之间的相对位置、速度和姿态信息,且估计精度高于扩展卡尔曼滤波、Huber-Based滤波以及高阶容积卡尔曼滤波。     

柔性空间机械臂协调运动的鲁棒神经网络控制及柔性振动PD反馈控制

针对具有未知惯性参数柔性空间机械臂系统的动力学和柔性振动控制问题,设计了基于奇异摄动理论的载体、关节铰轨迹跟踪的鲁棒神经网络控制算法和柔性振动反馈PD控制算法.首先,构建神经网络函数逼近慢变子系统的综合建模误差,设计载体、关节铰协调运动鲁棒控制算法,同时,通过稳定性分析选择神经网络自适应律;应用PD反馈控制来主动控制并消除快变子系统的柔性振动模态.仿真结果表明,所设计的控制算法解决了系统参数未知等因素带来的影响,能快速准确地进行轨迹追踪,同时,柔性杆的振动模态得到明显抑制,在2秒后基本消除.     

混沌网络的聚类同步方法

由于通讯技术和生物工程等科学的发展,许多的聚类同步现象陆续被发 现和研究. 然而,由于网络的复杂性,有关聚类同步的理论结果极少见报道. 从上述问题出发,对于大小为N=mn的网络, 通过构造带权重的相互作用,得 到了n个聚类的聚类同步,其中每个聚类的振子数目都等于m. 最后, 以耦合Lorenz系统为例,验证了以上结果的正确性.     

基于RBF网络的有源噪声控制

提出一种神经自适应噪声有源控制（ANC）的方法。应用RBF（Radial Basis Function)网络对噪声进行有源控制。针对RBF的网络特点,使用递阶遗传算法确定网络参数（连接权、隐节点中心和宽度），同时解决了网络拓扑结构的优化训练。利用RBF网络的有源噪声控制系统用于三维空间传播的宽频带空调噪声的降噪获得了良好的效果。     

基于神经网络学习控制的液压转台偏载干扰的抑制

飞行仿真转台是将飞行器置于一定的实际飞行环境中，研究其传感器，控制系统及执行机构等硬件设备的动态性能和定位精度时所用的种混合仿真设备。哈尔滨工业大学研制的ＨＩＴ－１型三轴飞行仿真转台中框由于存在设计上不可避免的偏载负载力矩，影响了其响应速度和动静态精度的进一步提高。本文将学习控制和神经网络方法结合起来，既避免了前者对重复性的要求，又避免了后者对快速系统实时控制的困难，将其应用于对液压转台中框偏载干扰的抑制，取得了良好的仿真结果     

Rucklidge系统的脉冲控制

应用脉冲控制的基本思想和李雅普诺夫（Lyapunov）函数方法Rucklidge系统进行混沌控制，提出了指数稳定和非线性脉冲系统的渐进稳定的一般准则来保证脉冲控制是全局渐进稳定的。理论证明和数值模拟均表明所提出的脉冲准则是有效的．脉冲控制Rucklidge系统的平凡解是全局指数稳定的。     

Stability and Synchronization of a Ring of Identical Cells with Delayed Coupling

We consider a ring of identical elements with time delayed, nearest neighbour coupling. The individual elements are modelled by a scalar delay differential equation which includes linear decay and nonlinear delayed feedback. The linear stability of the trivial solution is completely analyzed and illustrated in the parameter space of the coupling strength and the coupling delay. Conditions for global stability of the trivial solution are also given. The bifurcation and stability of nontrivial synchronous solutions from the trivial solution is analyzed using a centre manifold construction.Dedicated to Professor Shui-Nee Chow on the occasion of his 60th birthday.     

基于滑模控制实现具有扇区非线性和死区输入的主从混沌系统同步

分析了一类控制输入具有扇区非线性和死区的不确定主从混沌系统的同步控制问题,设计了一个滑模变结构控制器,并从理论上证明了该控制器能够快速、有效地实现此类主从混沌系统的同步化,并且不受输入非线性、死区以及外部噪声等因素的影响,具有很强的鲁棒性.最后通过对主从Chen系统的自同步和Lü系统与Chen系统的异结构同步的仿真研究,验证了该控制器的有效性。     

一类混沌神经网络的观测器广义投影同步设计

研究了混沌神经网络的广义投影同步问题.基于改进的非线性状态观测器理论和极点配置技术,设计了一种新的广义投影同步方案.该方案可以实现不同混沌神经网络之间的广义投影同步.通过对细胞神经元系统和三阶Winner-Take-All竞争型混沌神经元系统的数值仿真试验,进一步验证了所提方案的有效性.该方案具有全局性,与混沌神经网络的初始条件无关,且可以灵活地调整同步误差的收敛速度.     

Robust Speed Control of a Low Damped Electromechanical System Based on CRONE Control: Application to a Four Mass Experimental Test Bench

Robust speed control of a low damped electromechanical system with backlash is studied, controlled load angular speed being not measured. The proposed control strategy combines a Luenberger observer (load angular speed and load torque disturbance estimations) and a robust CRONE controller. The observer provides estimation of the load angular speed and of the disturbance torque applied on the load. Through the computation of only three independent parameters (as many as a PID controller), the CRONE controller permits to ensure the robust speed control of the load in spite of plant parametric variations and speed observation errors. The proposed control strategy is applied to a four mass experimental test bench.     

Robust Speed Control of a Low Damped Electromechanical System Based on CRONE Control: Application to a Four Mass Experimental Test Bench

Robust speed control of a low damped electromechanical system with backlash is studied, controlled load angular speed being not measured. The proposed control strategy combines a Luenberger observer (load angular speed and load torque disturbance estimations) and a robust CRONE controller. The observer provides estimation of the load angular speed and of the disturbance torque applied on the load. Through the computation of only three independent parameters (as many as a PID controller), the CRONE controller permits to ensure the robust speed control of the load in spite of plant parametric variations and speed observation errors. The proposed control strategy is applied to a four mass experimental test bench.     

Symmetries and Conserved Quantities of Stochastic Dynamical Control Systems

A new definition is given for both exact and quasi symmetries of Itô and Stratonovich dynamical control systems. Determining systems of symmetries for these systems have been obtained and their relation is discussed. It is shown that conserved quantities can be found from both exact and quasi symmetries of stochastic dynamical control systems, which includes Hamiltonian control systems as a special case. Systems which can be controlled via conserved quantities have been investigated. Results have been applied to the control of an N-species stochastic Lotka—Volterra system.