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.     

冷轧机压下伺服系统的输出反馈有限时间控制研究

针对冷轧机压下电液伺服系统存在非线性、参数不确定性和负载干扰等特点,提出了基于扩张状态观测器的输出反馈有限时间控制方法.利用扩张状态观测器对系统的状态变量进行观测,解决了电液伺服系统的速度和加速度难以实际测量的难题,并对未知函数及扰动具有鲁棒性.依据有限时间控制理论并结合反步构造法设计了有限时间控制器,并证明了系统的全局稳定性.仿真表明:扩张状态观测器能够快速准确的观测系统的状态;基于扩张状态观测器的有限时间控制方法能使系统快速、准确地跟踪指定位置目标,并具有很强的鲁棒性.     

舵角输入饱和下的导弹自动驾驶仪系统自适应控制研究

针对一类导弹自动驾驶仪系统,从实际出发考虑系统舵角输入具有饱和非线性特性,在系统建模中利用多项式模型充分描述系统的气动参数不确定性,在此基础上深入研究了系统自适应控制器的设计方法.在控制器设计中,通过引入二阶辅助信号系统,对饱和非线性输入进行精确补偿.针对系统中未知气动参数,通过设计参数的自适应估计率实现对未知参数的精确估计,进而补偿了未知气动参数不确定性影响.自适应控制器在保障系统稳定的同时也实现了系统输出对指令信号的良好跟踪效果.     

坦克炮控伺服系统的自适应鲁棒控制研究

针对一类坦克炮控伺服系统,充分考虑系统中的未知齿隙非线性及摩擦非线性,将这些未知非线性的影响表示成有界扰动项与未知非线性动态项之和,借助ARC(自适应鲁棒控制)的思想设计控制器,当未知非线性动态项为零时,控制器即为自适应控制器,保持系统稳定的同时实现对参考信号的精确跟踪,而当系统存在未知非线性动态项时,控制器具有很好的鲁棒性,保持系统所有信号有界的同时实现对参考信号的误差跟踪,且跟踪误差可以由设计参数的取值设定来任意调节,与现有结果相比,控制器的设计建立在充分考虑系统未知非线性的影响之上,从而避免了简单的把未知非线性影响简单的考虑成系统"总扰动"所造成的被控系统性能的损失。     

不确定电液位置伺服系统的自适应终端滑模控制

为了解决非线性、不确定电液伺服系统的位置跟踪控制问题,提出了一种基于反步法的自适应终端滑模控制方法.该方法将自适应控制和终端滑模方法结合在一起,一方面,提出的自适应控制律可以对电液伺服系统中的不确定性参数进行有效在线估计和补偿;另一方面,通过引入误差吸引子到滑模趋近律中得到变系数趋近律,设计的终端滑模控制律不仅能够消除普通终端滑模控制律中的非奇异项,还大大降低了滑模面的抖震.最终,根据Lyapunov稳定性理论,位置跟踪误差的有限时间稳定性得以严格证明.将该方法与积分反步滑模控制和线性滑模控制方法进行了对比研究,仿真结果验证了该方法在电液伺服系统位置跟踪控制方面良好的鲁棒性和跟踪精度.     

一类不确定随机非线性系统的采样扩张状态观测器设计与观测误差的收敛性分析

实际系统中普遍存在各种干扰和不确定性因素,并且对控制系统的性能造成负面影响,因此设计对干扰和不确定性具有优异估计性能的观测器显得尤为重要.针对一类具有采样输出的不确定随机非线性系统,设计相应的采样扩张状态观测器用于在线估计不可量测状态和影响系统性能的随机总干扰.所估计的随机总干扰包含系统内部未建模动态、统计特性未知的外部有界噪声干扰以及不确定性因素的非线性耦合作用.在每个采样区间内,设计一个输出预估器用于估计实际输出,相应的输出估计值用于采样扩张状态观测器的设计.证明了所设计的采样扩张状态观测器对不可量测状态和随机总干扰的观测误差的均方收敛性.最后,一个具体仿真实例用于证实理论结果.     

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.     

基于模糊与神经网络技术的复杂非线性跟踪控制

针对一类具有不确定性、多重时延和状态未知的复杂非线性系统,把模糊T-S模型和RBF神经网络结合起来,提出了一种基于观测器的跟踪控制方案.首先,应用模糊T-S模型对非线性系统建模,设计观测器用来观测系统状态,并由线性矩阵不等式得到模糊模型的控制律;其次,构建了自适应RBF神经网络,应用自适应RBF神经网络作为补偿器来补偿建模误差和不确定非线性部分.证明了闭环系统满足期望的跟踪性能.示例仿真结果表明了该方案的有效性.     

基于观测器的非严格反馈时滞非线性系统的神经网络自适应控制

针对一类非严格反馈的时滞非线性系统,研究了一类基于观测器的自适应神经网络控制问题.针对系统中存在未知状态变量的问题,设计了一个状态观测器.利用反步法和径向基神经网络的逼近特性,提出了一种自适应神经网络输出反馈控制方法.所设计的控制器保证了闭环系统中所有信号的半全局一致有界性.最后,通过仿真验证了所提控制方法的有效性.     

一类时滞非线性系统的自适应模糊控制

对于一类SISO输入时滞已知,状态时滞不确定但有上界的能采用后推设计方法的非线性系统提出一种基于后推设计、自适应模糊控制和滑模控制的控制方案.通过状态变换,把输入时滞系统转化为无输入时滞的系统.用模糊系统来估计系统的未知连续函数,对转化后的新系统设计自适应滑模控制器,使得新系统的状态有界,通过递推证得原系统的状态半全局一致有界.     

二阶扩张状态观测器的误差分析

本文利用分片光滑的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数来进行扩张状态观测器的误差分析,指出了非线性扩张状态观测器有更好的估计精度能力,给出了为提高估计精度扩张状态观测器的参数所满足的条件．     

基于干扰观测器的异构多智能体自适应滑模容错一致性控制

针对线性一阶和二阶异构多智能体系统,考虑到任意智能体可能发生的执行器故障以及受到外部干扰,研究了系统容错一致性控制设计问题.首先设计变增益扰动观测器,快速估计外部干扰;其次,利用一致性误差变量构造自适应积分滑模面,结合干扰观测器的估计值设计自适应滑模容错控制器.当异构多智能体系统存在执行器故障和外部扰动时,自适应滑模控制器可以保证智能体系统的位置和速度状态趋于一致.最后,利用Matlab仿真验证了所提方法的可行性与有效性.     

含有未建模动态的多输入非线性串级系统的自适应控制

本文对一大类含有未知参数和未建模动态的多输入非线性串级系统,基于backstepping递推设计方法,进行了自适应控制设计,得到的参数自适应律的阶次等于未知参数的个数,故该设计是非过参数化的.当自适应控制律作用于该系统时,闭环系统的所有信号是有界的.并且给出了第一子系统的状态界的一个估计.     

Adaptive Constrained Control of Unknown Strict Feedback Nonlinear Systems With Dead Zone Input北大核心CSCD

研究了具有死区输入的预设约束未知高阶严格反馈非线性系统的控制问题,提出了一种基于免疫函数的自抗扰预设漏斗约束自适应控制策略。首先,针对系统内部的未知问题,采用免疫函数与扩张状态观测器结合对系统内部未知项进行观测;其次,通过Lyapunov方法与漏斗控制相结合设计控制器,使得跟踪误差能够维持在预先设定的漏斗约束范围内;同时,利用双曲正切函数速率变化快这一特性设计自适应控制律,引入指令滤波器避免反步法中重复求导问题,分析证明了闭环系统所有信号的有界性。仿真实例表明了控制方法的有效性。     

Feng混沌系统参数识别及自适应模糊控制器的反步设计

设计了参数观测器,对Feng混沌系统中未知参数进行识别.采用反步控制方法,在存在输入扰动项的情况下,构造模糊自适应控制器控制Feng混沌系统.模糊逻辑系统用来逼近反步控制方法中出现的未知、非线性且结构复杂的函数.和传统的反步控制方法相比,本文采用的控制器结构简单,易于实现.仿真的结果验证了本文控制方法的有效性.     

执行机构饱和下的坦克炮控伺服系统自适应控制研究

针对一类坦克炮控伺服系统,充分考虑系统各种不确定性,同时从实际问题出发考虑执行机构具有饱和非线性特性,研究了系统自适应控制器的设计方法.在自适应控制器设计中,通过引入二阶辅助信号,消除饱和影响,对饱和输入进行精确补偿.理论证明及仿真分析表明该自适应控制器在保障系统稳定的同时实现了系统输出对指令信号的良好、快速的跟踪效果.     

考虑执行器特性的机械臂全阶滑模控制

针对动力学模型中带有参数未知特性的机械臂位置和速度跟踪问题,提出一种新型的基于神经网络和全阶滑模的控制策略.该策略考虑了执行器的动力学特性,然后基于跟踪误差,建立了全阶滑模面,并利用径向基网络对模型未知特性进行逼近,进而设计鲁棒自适应控制律使得系统状态到达滑模面并沿滑模面收敛到平衡点.理论分析证明了所设计的控制策略可在克服抖振问题的同时保证闭环系统的渐近稳定性.二连杆机械臂系统的数值仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

具有饱和输入和非严格反馈结构的切换非线性系统的自适应模糊控制

针对一类具有非光滑饱和输入和非严格反馈结构的任意切换规则下的非线性切换系统,给出了一种模糊减少计算量控制算法.通过构造公共Lyapunov函数,利用模糊系统对非严格反馈结构和未知不确定函数进行建模,采用辅助函数补偿饱和输入问题,基于逼近最优估计参数的界以减少在线自适应调节参数数目.该控制算法在任意切换规则下不仅可以调节输入饱和不确定性,还可以减少自适应调节参数.基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的所有信号是有界的.数值仿真结果可以有效地验证控制器和自适应律设计算法的可行性.     

Delta算子框架下混沌系统的自适应滑模控制北大核心CSCD

针对DoS攻击和网络故障下的非线性耦合混沌系统,提出了一种Delta算子框架下自适应滑模控制方法.首先,对连续时间和离散时间的非线性耦合混沌系统,依据Delta算子理论,建立Delta算子框架下的统一模型.其次,对提出的Delta算子框架下的非线性混沌系统设计线性滑模面,并利用线性矩阵不等式方法给出滑模面存在的充分条件.再次,对上述系统提出自适应滑模控制器的设计方法,使之能够快速到达滑模面,实现在DoS攻击和网络故障下的非线性耦合混沌系统的鲁棒镇定.最后,仿真算例结果表明在所设计的自适应滑模控制器下,非线性耦合混沌系统状态稳定,并渐近趋向于零,说明了所提方法的可行性和有效性.     

一类分数阶超混沌系统修正函数投影同步的滑模控制

对一类具有未知参数的分数阶超混沌系统的修正函数投影同步进行研究.通过设计响应系统的补偿器,进而得到修正函数投影同步的误差系统.基于自适应滑模控制理论和分数阶微分系统的稳定性理论,设计了一种自适应同步的控制方案.通过选取自适应滑模控制器以及参数自适应控制率,最终实现了驱动系统和响应系统修正函数投影同步,并可以对不确定参数进行估计.最后针对结论,以分数阶超混沌L(u|¨)系统为例,利用Adams-Bashfortlh-Moultom算法进行数值仿真,其结果说明了该方法的有效性和可行性.