带有时滞边界反馈的退化波动方程的镇定

该文在一维空间中研究了带有时滞边界反馈的退化波动方程的镇定问题.首先运用半群理论证明了其解的适定性,然后通过选用合适的乘子以及构造合适的Lyapunov泛函,证明了该退化波动方程解的指数稳定性结果.

线性时变时滞切换系统的区间指数稳定/镇定

研究了线性时变时滞切换系统的区间指数稳定与镇定问题,重点研究了收敛速度的反映与调整。首先,基于系统矩阵与线性时变时滞切换系统稳定性的关系,提出区间指数稳定性的定义。基于平均驻留时间法,给出了区间指数稳定性的一个新判据。然后,通过新的控制器设计方法,使控制器既能保证系统指数稳定又能约束系统的收敛速度。最后,通过数值算例和RLC电路验证了所提方法的有效性。

基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定

奇异振动系统由于存在无穷远特征结构,导致系统的动态性能较差,这给实际应用带来了困难。目的 为了改善奇异振动系统的稳定性,方法 采用加速度-速度主动控制策略,提出基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定。基于特征结构配置及奇异值分解方法讨论奇异振动系统的镇定问题,提出镇定控制器的参数化设计方法。在随机扰动环境下,讨论奇异振动系统受参数扰动时的鲁棒特征值镇定问题和镇定控制器设计方案。通过引入拉格朗日乘子,构造基于扰动位移的多元函数,将鲁棒镇定问题转化为广义系统特征结构优化问题。利用构造的扰动函数及Rayleigh定理,提出奇异振动系统鲁棒镇定控制器设计的新方法。结果 通过两个算法制定了相应控制器设计步骤,仿真验证了算法的可行性。数值结果表明,本文方法能快速镇定奇异振动系统,且使闭环系统具有很好的稳态性能。结论 提出的新方法改善了奇异振动系统动态性能的同时,也增强了闭环系统的抗干扰能力,从而提高了系统的鲁棒性。

一类非线性大系统的动态递阶输出反馈镇定

本文应用递阶控制方法研究一类非线性大系统的输出反馈镇定问题.与分散控制不同,递阶控制包含一个系统,它根据所有子系统信息协调各子系统的本地控制.本文设计由各子系统输出驱动的动态中心协调系统,产生的协调信号被用于设计各子系统的状态观测器;然后,基于协调信号和观测器设计各子系统的反馈控制器.各子系统控制器经协调信号互相关联、协作,实现非线性大系统的镇定控制;最后,以仿真实例验证本文结论.

FDI攻击下移动机器人弹性预测镇定控制研究

提出一种具有自适应预测时域的输入重构弹性自触发模型预测控制(self-triggered model predictive control,ST-MPC)算法,平衡机器人系统网络安全和资源受限之间的矛盾.首先,基于自触发非周期采样特征和虚假数据注入(false data injection,FDI)攻击模型设计输入重构机制,确保机器人系统可快速重构,能削弱FDI攻击影响的可行控制序列.其次,结合输入重构机制设计关键数据选取条件和预测时域调节机制,从实现最大化触发间隔和降低优化问题复杂度两个方面降低资源消耗.然后,基于输入重构和预测时域调节机制设计弹性ST-MPC镇定控制算法,并推导FDI攻击下算法的可行性和闭环系统稳定性条件.最后,通过仿真实验验证所提出算法能够在抵御FDI攻击前提下保持较好的控制性能及资源利用率.

考虑随机扰动的直流配电系统宽频振荡镇定控制

随着新能源以及电动汽车等大量接入直流配电系统,源网荷储诸多的随机扰动易引发系统不同频率的电压振荡。文中提出基于Hamilton系统理论的随机镇定控制方法,建立基于下垂控制的直流配电系统随机动态模型,反映直流配电系统多时间尺度特性,推导出Hamilton能量函数,设计了直流配电系统宽频镇定控制器。通过仿真及硬件在环实验设置低频、中高频的扰动,验证了所设计镇定控制器的有效性,能够抑制随机扰动产生的宽频振荡现象。

基于新型固定时间稳定方法的一类二阶非线性系统镇定控制

本文研究了受未知外部扰动侵袭的一类二阶非线性系统的固定时间镇定控制问题.首先,提出了一种新的固定时间稳定方法,并给出了收敛时间及其上界估计值的计算公式.理论分析表明,收敛时间的上界与系统初始状态无关,可由系统参数完全确定.然后,基于所提出的固定时间稳定方法设计了新型滑模趋近律和终端滑模面,使得系统状态能够在有界的有限时间内,从任意初始状态收敛至滑模面并沿着滑模面收敛至原点,同时引入了基于系统状态的自适应切换方法,有效避免了终端滑模面导致的奇异问题.最后,通过仿真验证了算法的有效性.

不确定非方广义分数阶T-S模糊系统的鲁棒镇定

针对不确定非方广义分数阶T-S模糊系统阶数为0<α<1的鲁棒镇定问题,提出了一个有效的判据.首先,利用一个新的T-S模糊动态补偿器,将不确定非方广义分数阶T-S模糊系统转化为一个增广的不确定方形广义分数阶T-S模糊系统.由于增广变量的引入,动态补偿器的设计问题可以等价为静态输出反馈控制器的设计问题.其次,设计一个分数阶导数反馈控制器对得到的增广系统进行正常化处理.然后,对正常化得到的不确定分数阶T-S模糊系统进行研究,得到一个系统渐近稳定的充分条件.该条件保守性小并且形式简洁.最后,通过一个数值算例和一个实际例子验证了本文所提出结论的正确性和有效性.

有限时间镇定控制的实验设计与验证

有限时间镇定是最近二十年控制领域的一个热门研究方向。采用有限时间镇定技术,可以设计控制系统或观测器使得系统误差或估计误差在有限的时间内收敛到零,这对有严格时间要求的系统至关重要。该文以工业伺服系统常用的永磁同步交流电动机作为被控对象,基于转子磁场定向模式,针对电动机的位置-速度环设计了有限时间观测器和有限时间控制律相结合的位置伺服控制器,并与常规的渐近控制器相比较,通过数字信号处理器TMS320F28335搭建了实验测试平台,实验结果验证了设计方案的有效性。将该综合实验用于本科生计算机控制系统实训和研究生的控制工程实践环节,可帮助学生领会先进控制技术的潜力,激发其创新精神。

基于Hamilton系统理论的直流配电系统镇定控制

随着分布式发电及电动汽车的大规模接入,直流配电系统中的随机因素日益增加,直流源荷设备的随机性扰动以及交流线路参数、滤波电容参数的不确定性都会影响到系统的稳定性。建立了直流配电系统随机动态模型,提出了基于Hamilton系统理论的随机稳定控制方法,设计了预反馈控制律及镇定控制器,搭建了仿真及实验系统,并对比了加入镇定控制器前后的系统动态特性及稳定性,仿真和实验结果表明,所设计的镇定控制器能够抑制随机扰动产生的振荡现象,提高系统的动态特性及稳定性。

负载不确定振动基机械臂的有限时间鲁棒镇定控制

针对存在外部振动激励与负载变化的机械臂在实现位置控制时耗时长、精度低等问题,提出了一种鲁棒有限时间控制方法。使用第二类Lagrange方法建立了含外部扰动的机械臂动力学方程,将基座所受振动激励处理为系统惯性不确定项,设计了基于隐式Lyapunov函数的有限时间控制器;结合有限时间稳定性引理,采用Lyapunov理论证明了所提控制算法可以在有限时间内收敛稳定,给出了控制器计算流程;以基座存在振动的两连杆机械臂为对象,搭建试验装置并考虑外部振动与负载变化的情况进行多组对比试验。研究结果表明:所提出的方法能克服基座振动与负载变化的影响,使控制对象快速趋近目标位置,具有较好的抗干扰性与鲁棒性。

二阶微分方程的脉冲镇定

讨论了如何通过脉冲效应实现系统 的镇定，并且给出脉冲函数 的具体表达式，最后把结论推广到更一般的非线性方程．

具有不同类型阻尼弱耦合板方程的间接镇定和最优衰减率

该文主要研究弱耦合弹性板系统的稳定性和最优衰减率,其中系统中仅有一块板带有阻尼(粘性阻尼、结构阻尼或Kelvin-Voigt阻尼).基于频域方法和对系统算子细致的谱分析,导出了系统的最优多项式衰减率.此外,还确定了系统的最优衰减率与阻尼阶数之间的关系,并且发现了一个有趣的现象,即间接阻尼的阶数越高,弱耦合板系统衰减越慢.最后,通过数值模拟对理论结果进行了验证.

线性周期性切换系统的镇定及鲁棒镇定研究

针对线性周期性切换系统的镇定及鲁棒镇定问题,分别研究了确定的和结构不确定的线性周期性切换系统,利用状态反馈镇定或鲁棒镇定了该类系统。在镇定控制器的设计中使用了LMI方法,仿真实验验证了控制器的设计方法有效。

两种镇定控制器镇定范围的分析

对于一类工作点可变的单输入输出线性系统 ,被控系统表达为两个典型工作点上传递函数即正则稳定又既约分解的线性内插 .文献 [1,2 ]提出了一种固定型镇定控制器设计方法 ,文献 [3]则提出了一种内插型镇定控制器设计方法 ,文中从理论上证明了文献

具有输入时滞的不确定线性系统的鲁棒镇定

研究了一类具有输入时变滞后的不确定线性系统的鲁棒控制器设计问题。以线性矩阵不等式的形式给出系统可镇定性的充分条件,系统的可镇定性不仅与输入时滞大小有关,而且与输入时滞的微分大小有关。一种新的凸优化算法被用于控制器设计,能保证在给定的不确定性范围内求得一个使系统镇定的次优解。

基于ADP的状态约束互联非线性系统的分散镇定

针对一类含有常数型状态约束的互联非线性系统,提出一种基于自适应动态规划(adaptive dynamic programming,ADP)的分散镇定方法.引入边界函数对原系统进行坐标变换,将状态约束系统转化为无约束系统.对转化后的系统构造独立子系统和改进的代价函数,将鲁棒分散镇定问题转化为最优调节问题.构建局部评判神经网络并采用策略迭代算法求解哈密顿-雅可比-贝尔曼(Hamilton-Jacobi-Bellman,HJB)方程,进而得到近似最优镇定律.通过李雅普诺夫稳定性理论证明了本文所提方法可使闭环互联系统和局部评判神经网络估计误差动态最终一致有界.数值仿真结果验证了所提出分散镇定方法的有效性.

时变输出约束非完整系统的非缩放预设时间镇定控制设计

本文针对一类具有时变输出约束链式非完整系统的预设时间镇定问题,首先通过tan型障碍Lyapunov函数处理系统输出约束,然后基于所给的新型切换时变函数,直接应用于虚拟(实际)控制器设计,提出了系统状态反馈镇定的非缩放变换设计方案.本文所设计的控制器使得闭环系统状态不违反约束的同时,可在任意给定的有限时间内收敛到零点.与传统的基于缩放变换设计相比,本文所提出的控制策略既有效解决了控制器的计算奇异性问题,又减少了关于时变缩放函数的计算,使控制器设计更为简单.最后,通过仿真结果验证了所提设方法的有效性.

马尔可夫切换概率布尔控制网络的有限时间镇定

本文主要研究了马尔可夫切换概率布尔控制网络有限时间稳定问题,我们给出了一个验证马尔可夫切换概率布尔控制网络有限时间稳定的充要条件,并且给出具体的证明来论述我们的结论。

非完整链式系统的时变光滑指数镇定

针对非完整链式系统 ,导出了一种时变光滑反馈控制律 ,该控制律可以保证系统状态全局指数收敛到原点 ,克服了以往控制律非光滑或虽光滑但却只能渐近镇定系统的缺陷 .