具有未知死区的SISO非仿射非线性系统间接自适应模糊控制

为了解决含有未知死区输入特性的SISO非仿射非线性系统的跟踪控制问题,提出了基于模糊自适应方法的控制器设计方案,把未知死区分解为一个线性项和一个扰动类似项,当系统状态可测时,利用模糊逻辑系统设计间接自适应模糊控制器,并结合跟踪误差信息设计自适应律;系统状态不可测时,通过引入误差观测器估计的状态变量,设计了间接自适应模糊输出反馈控制器.理论论证过程说明两种控制器能使系统的跟踪误差最终收敛到零的某一邻域,且闭环系统所有信号均有界.仿真实验结果表明利用所设计控制方案可以使系统完成跟踪控制任务.

MIMO非仿射非线性系统的自适应模糊控制

针对一类多输入多输出非仿射非线性系统,设计了一种自适应模糊H∞控制方案,该方案把自适应模糊控制和高增益观测器结合起来.利用多变量的隐函数定理,证明了非仿射系统控制器的存在性.通过设计高增益观测器,解决了系统的状态不可测量问题,实现系统的输出反馈控制,模糊自适应控制增强了系统在线逼近干扰及处理系统不确定的能力.仿真结果表明了控制方案的有效性及优越性.

非仿射非线性系统的自适应模糊输出反馈控制

针对一类单输入单输出非仿射非线性系统,提出了基于观测器的自适应模糊输出反馈控制。该算法通过构造线性误差观测器估计系统输出误差和系统状态,利用估计状态变量和估计输出误差变量设计自适应控制律,采用模糊逻辑系统在线消除非线性系统中的不确定模型,引入监督控制消除系统逼近误差和外界干扰,并利用Lyapunov方法严格证明了在该控制律作用下闭环系统所有信号一致最终有解,闭环系统的输出能最终跟踪期望输出。仿真结果表明了该方法的有效性。

初态学习下非仿射非线性系统的迭代学习控制

针对非仿射非线性系统,提出初态学习律,并给出关于初态学习的收敛性充分条件.初态学习使得系统在每次迭代开始时,不严格要求其初态与期望初态重合或者固定于某一具体位置上,而是允许存在一定的定位偏差.利用压缩映射分析方法,推导出在初态学习下的开环学习律、闭环学习律、开闭环学习律的收敛性充分条件,证明了迭代学习控制系统关于初始定位误差的鲁棒收敛性.依据此收敛性条件,可确定输入学习律及初态学习律的学习增益.理论分析与数值仿真表明初态学习下迭代学习算法的有效性.

仿射非线性系统的能控性

研究仿射非线性系统的能控性问题.利用向量场族对应的积分曲线定义系统的能控性,建立一个新的基于漂移向量场弱泊松稳定的能控性判据,并给出了完整的证明.利用该结论对定义在紧致黎曼流形上的解析系统,给出了漂移向量场为保守场条件下的能控性的充要条件,并用状态流形的紧致性证明了弱泊松稳定性的几个等价条件.进一步利用保守系统的判据给出了一般仿射非线性系统能控的充分条件,并应用所得结论分析了欠驱动航天器姿态系统的能控性.

带有时滞的未知非仿射非线性系统自适应模糊跟踪控制

应用自适应模糊逼近方法研究了一类带有时滞的未知非仿射非线性系统的跟踪控制问题.系统的实际控制器是按照Backstepping设计过程经逐步反推而得到,在每一步设计中需要用自适应模糊逻辑系统来逼近未知的非线性函数.为了降低控制设计对先验知识的依赖性,取消须事先已知模糊基函数的限制,采用非线性参数化的模糊逻辑系统作为逼近器.由于逼近器中的未知参数彼此之间呈非线性关系,无法直接得到在线估计这些参数的自适应律.为了实现对相关参数的在线调节,先应用Taylor展开式将呈非线性关系的参数分离,使其相互之间具有线性关系,然后再基于Lyapunov第2方法给出相应参数的自适应调节律.最后,通过一个仿真实例来验证所给方法的有效性.结果表明:所得自适应模糊控制器能有效补偿时滞的影响,保证闭环系统中所有信号均有界,而且输出跟踪误差能收敛到原点的任意小邻域内.

一类输入饱和非仿射非线性系统的非线性动态逆控制

输入饱和是实际系统中经常遇到的问题,很多已有的控制方法要求被控系统具有仿射结构.本文针对一类具有输入饱和的非仿射纯反馈非线性系统提出了一种基于奇异值摄动理论的非线性动态逆控制方法.首先构建一个快变子系统,在慢时间尺度下将非仿射非线性系统转换为具有仿射结构的线性系统,从而应用已有的控制算法实现控制目的.为了消除输入饱和带来的影响,建立一个中间子系统对理想控制量与输入饱和限制下控制量的差进行估计和补偿.所提出的控制方法不依赖于被控系统固有的时标分离特性,并能证明闭环系统指数跟踪参考轨迹.该方法具有良好的扩展性,可以根据实际需求与多种控制算法相结合.与动态面控制器和传统近似动态逆控制器的对比仿真结果验证了本文控制方法的有效性.

仿射非线性系统的在线自适应模糊神经网络辨识与控制

针对单输入单输出非线性系统的自适应控制问题,提出了一种在线自适应模糊神经网络辨识与鲁棒控制的方法.该方法首先利用广义模糊神经网络学习算法,实时建立对象模型未知系统的逆动态模型,实现网络结构和参数的同时在线自适应.考虑到网络建模误差和外部干扰的存在,还设计了基于控制理论的鲁棒补偿器.仿真结果表明,该方法能对模型未知仿射非线性系统实现鲁棒输出跟踪.

未知仿射非线性系统的执行器容错控制设计

针对一类多输入单输出未知仿射非线性系统研究了在执行器发生故障情况下的容错控制问题,基于反步设计和自适应模糊逼近理论给出了控制方案使闭环系统能够同时容忍执行器的卡死和失效故障。在每一步设计中采用一个模糊逼近器来逼近未知函数,其中包括系统函数和由故障引起的未知动态。然后基于Lyapunov稳定性理论设计自适应律在线调节逼近器的参数,使其可以自动补偿故障对系统的影响。最终得到的控制器能够在执行器发生卡死和失效故障的情况下利用未卡死执行器的有效部分保证闭环系统是稳定的,并且输出能够以指定的精度跟踪给定参考信号。仿真算例证实了该方法的可行性和有效性。

基于奇异摄动理论的非仿射非线性系统的渐近稳定(英文)

基于奇异摄动理论结合动态逆设计的控制方法,研究了一类非仿射非线性系统的渐近稳定问题。通过将控制律定义为一个快动态系统的解,使原系统的状态能够准确地跟踪参考系统,且跟踪误差为零。同时给出了系统吸引区内的一个正不变子集,并证明了系统状态能够在有限时间内进入该子集,最终实现渐进稳定。用该方法构造的控制器实现起来较为简单,仿真结果表明了理论方法的有效性。

一类非仿射非线性系统混合自适应模糊控制

针对一类单输入单输出非仿射非线性系统控制方向未知情况下的控制器设计问题,提出一种混合自适应模糊控制器设计方案。该方案利用泰勒级数将非仿射系统转换为仿射系统,通过模糊逻辑系统逼近该仿射系统中的未知函数,基于此构造模糊控制器,同时利用跟踪误差和模型预测误差设计参数自适应律。利用Lyapunov稳定性定理证明运用所设计的控制器可以保证系统跟踪误差收敛,同时证明了该方案相比已有方案系统跟踪误差具有更快的收敛速度。仿真结果验证了所提控制器设计方案的有效性。

一类仿射非线性系统的容错控制

提出了针对一类仿射非线性系统的容错控制器设计新方法,通过适当选取非线性系统Brunovsky标准型的加权矩阵,使Riccati型方程的解满足特定的条件,可以保证闭环系统在传感器失效时具有渐进稳定性。用实际算例和仿真结果验证了该方法的有效性。

带有界扰动的一类大型互联非仿射非线性系统的鲁棒分散控制

对带有界扰动的一类大型互联非仿射非线性系统进行了分散状态反馈控制设计.通过子系统状态的线性变换,得到分散状态反馈控制律.当状态反馈控制律作用于该系统时,无扰动的闭环系统是渐近稳定的;当扰动较小时,系统的状态能够收敛到原点的一个小邻域内.

带有摄动死区的仿射非线性系统控制设计

针对仿射非线性系统的一类摄动死区控制问题,利用步进反推技术给出了一种控制器设计方案。在系统动态特性未知的情况下,该方案应用具有自适应机制的模糊系统对动态特性进行在线辨识,从而可以通过逐步递推最终实现控制器。为了避免执行器死区对系统性能的影响,在控制设计过程中,先用一个平滑曲线近似死区特性曲线,然后将近似误差合理分解,使未知的扰动类似项的上界尽量小,再利用此上界设计附加控制抑制扰动类似项对系统的影响。所设计的控制器可使闭环系统稳定且能输出实时跟踪给定参考信号。

仿射非线性系统H_∞控制器的研究及其在机械手中的应用

本文基于代数黎卡提方程提出一种仿射非线性系统Ｈ∞控制律， 它能同时保证系统鲁棒稳定及干扰衰减。将该算法用于两连杆机械手轨迹跟踪， 仿真结果表明该算法具有跟踪精度高， 收敛速度快的优点。

基于数据的一类部分未知仿射非线性系统近似解

针对一类部分未知仿射非线性系统无穷区间求解问题,利用在线采样数据,提出了在线无偏最小二乘支持向量机(Least square support vector machines,LS-SVM)的方法.首先,通过引入一个参数消除了LS-SVM的偏置项,避免了冗余计算,同时在优化目标中引入权值函数,对靠近当前时刻的数据样本点赋予更高权重,提高了计算精度;其次,采用滚动时间窗的方法,实现非线性系统无穷区间求解,并满足求解实时性要求;最后,通过数值算例仿真验证了本文方法的有效性和优越性.

基于初态学习的非仿射非线性系统的开闭环PD型迭代学习控制

针对非仿射非线性系统,提出了新的学习控制算法,即初态未知情况下系统的输入和初态都需要进行学习的开闭环PD型迭代学习控制,并给出了该算法的收敛性充分条件.初态学习允许系统在每次迭代开始时有一定的定位误差,不严格要求其初态与期望初态重合或固定于某一具体位置上.该算法允许初态在收敛性条件范围内任意设置,从而保证了学习控制系统具有初始定位误差的鲁棒收敛性.依据此收敛性条件,可确定输入学习律及初态学习律的学习增益.利用压缩映射分析方法,证明了系统在任意初始状态下经过迭代后,其输出能够完全跟踪期望轨迹.该算法解决了初始值未知情况下的收敛性问题,且放宽了收敛条件,并通过仿真结果验证了所提算法的有效性.

仿射非线性系统的一种观测器设计方法

对仿射非线性系统全维观测器设计方法进行了讨论,提出了一种设计方法.该方法基于微分R iccati方程的正定解,观测器的增益矩阵通过R iccati方程的正定解给出,因而观测器增益矩阵为时变的.通过坐标变换,用李亚普诺夫方法对观测器的存在性进行了论证.对一个实际模型的仿真分析表明了该方法的实用性和正确性.*

仿射非线性系统的可靠H^∞控制

研究了仿射非线性系统的可靠 H∞ 控制问题 .引入新的执行机构故障模型 ,它能同时描述执行机构正常、部分失效和完全失效三种情形 ,针对只有任意一个执行机构发生故障和指定执行机构集合中任意多个执行机构发生故障的情形 ,运用非线性 H∞控制理论中的 Hamilton- Jacobi不等式方法 ,分别设计了两种可靠 H∞ 控制器 ,给出了控制器存在的充分条件 .分析表明 ,提出的可靠H∞控制器能够使得闭环系统在正常状态和执行机构发生故障的情况下都能保持渐近稳定 。

引入多轨线方法讨论仿射非线性系统的逆

将 A.M.Kovalev教授提出的多轨线求逆方法引入仿射非线性系统 ,在一定条件下使不可逆系统成为可逆。