基于鲁棒观测器的深度强化学习垂直起降运载器姿态稳定研究

针对考虑弹性振动、模型不确定干扰下的垂直起降运载器姿态稳定问题,将鲁棒观测器和深度强化学习中的近端策略优化算法相结合,研究了一种基于鲁棒观测器的近端策略优化(robust observer-based proximal policy optimization,ROB-PPO)方法。该方法设计鲁棒观测器重构受弹性振动干扰的运载器姿态信息,将鲁棒观测器与运载器动力学模型组成环境,将鲁棒观测器得到的重构姿态作为深度强化学习算法的状态,使得深度强化学习智能体与之不断交互,从而训练智能体控制运载器姿态稳定。仿真结果表明,所研究的ROB-PPO算法相较于目前常用的自适应模糊比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)算法鲁棒性更强,收敛速度更快。最后,在自主研制的垂直起降运载器上验证了所提出算法有效性。

基于位置鲁棒观测器的IPMSM方波式电压注入启动运行控制

为了改善内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制的低速运行性能,提出了一种基于位置鲁棒观测器的方波式电压注入启动运行控制策略。方波式电压注入法避免了滤波器的使用,提高了系统带宽。在方波注入法的基础上,采用转子位置鲁棒观测器提高系统的抗负载扰动能力。根据实际阶跃式和斜坡式负载扰动以及位置观测误差期望指标,使用极点配置的方法设计了观测器的反馈矩阵参数。通过仿真和试验验证了所提无传感器控制策略的可行性与准确性。

水下作业柔性机械手的鲁棒观测器设计及边界控制

随着现代工业技术的发展,机械手的应用范围变得越来越广泛,而具有质量轻、能耗低、操作灵活等特性的柔性机械手引起了极大的关注。本文以末端带有负载、受到未知有界边界干扰及分布式干扰的水下作业柔性机械手作为研究对象,首先,根据哈密顿(Hamilton)原理推导得出其偏微分方程(PDE)模型;其次,基于该模型提出了一种鲁棒观测器,用于估计机械手的边界状态参数及分布式状态参数;然后,在设计出的观测器的基础上,提出了一种边界控制器,用于调节机械手的振动,以实现其稳定控制。

基于自适应神经网络鲁棒观测器的EHA故障诊断与容错控制

针对电静液作动器(EHA)功率密度高、工况复杂、元件集成度高、故障种类多的特点,设计了一种基于自适应神经网络鲁棒观测器的电静液作动器故障诊断与容错控制器。对模型的内部状态提出一种鲁棒观测器进行观测,对液压系统弹性模量等不确定性设计参数自适应率进行估计,对摩擦扰动等非线性设计径向基函数(RBF)神经网络予以逼近。通过前馈补偿的方法对故障和参数不确定性进行补偿,同时针对系统其他扰动设计鲁棒项加以克服。利用Lyapunov稳定性定理证明了所提出的控制器在存在故障的情况下可以实现系统的有界稳定。联合仿真结果表明:相对于传统的比例、积分、微分控制器(PID)和自适应鲁棒控制器(ARC),所提出的控制器具有更高的控制精度与鲁棒性。

基于动态神经网络的非线性系统鲁棒观测器设计

基于动态神经网对一类不确定非线性系统提出一种新的鲁棒观测器．其中无离线学习、持续激励和输出匹配条件等要求．仿真说明所提方法的有效性．

非线性扰动不确定时滞系统时滞相关鲁棒观测器设计

研究一类具有非线性扰动的不确定时滞系统的时滞相关鲁棒稳定性及其基于观测器的时滞相关鲁棒控制问题 .将线性矩阵不等式 ( LMI,linear matrix inequality)与数值不等式( AVI,algebraic value inequality)方法相结合给出了开环系统渐近稳定及其指数稳定的时滞相关条件 .并设计了系统的观测器 。

一类非线性系统的变结构鲁棒观测器

研究了系统中不确定因素不满足匹配条件且具有外部干扰的变结构鲁棒观测器的设计问题 .构造的观测器适用于标称系统是线性定常系统或可化为正则型的仿射非线性系统 .采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件 ,使观测器在有外部干扰时具有一致最终有界的构造误差 .观测器的构造利用了不确定因素的界 ,与某些结果相比 ,结果在实际中易于实现 .

阀控非对称缸电液伺服系统的线性鲁棒观测器设计

为了更为有效地诊断电液伺服控制系统的故障,设计良好的状态观测器是至关重要的前提。针对阀控非对称缸电液伺服系统,提出一种线性鲁棒观测器的设计方法。在考虑建模误差、参数变化、外力干扰、过程噪声以及测量噪声等影响因素的前提下,将系统非线性模型进行线性化,并据此设计系统的线性鲁棒观测器。仿真结果表明:小负荷情况下,该文设计的线性观测器具有一定的鲁棒性。

一类不确定非线性相似组合大系统的结构相似鲁棒观测器设计

对一类不确定非线性相似组合大系统，设计出一种渐近观测器。说明了在一定条件下，相似系统存在结构相似鲁棒观测器。并通过一个数值算例说明了本文的结论及结构相似鲁棒观测器的设计方法。仿真结果表明了所得结论的有效性。

基于鲁棒观测器的非线性系统滑模控制

针对一类非线性不确定时滞系统,分别考虑了观测器的设计和控制器的设计问题。首先,基于扩张状态方程,设计鲁棒观测器;其次,基于观测器估计的状态值,融合H_∞控制技术,设计了滑模控制器,并且将滑模控制器增益系数的计算问题转化为线性矩阵不等式的求解问题,而且所设计的滑模控制器不要求系统不确定项满足匹配条件,使得控制器具有广泛的使用范围;最后,给出数值算例,将设计的观测器和控制器应用算例中,仿真表明该方法的有效性。

基于鲁棒观测器的肘关节鲁棒自适应控制

针对伺服阀控制的、双螺旋副传动的七功能机械手肘关节存在液压系统强非线性、易受外界环境温度和压力变化引起的参数不确定性、外界未知强干扰和仅有位置和油液压力状态反馈的控制特点,提出基于鲁棒观测器的输出反馈鲁棒自适应控制方法.该方法利用反演控制器设计方法对耦合的不确定系统参数和未知状态进行解耦,结合鲁棒观测器和鲁棒自适应控制器设计方法分别对未知状态和不确定参数进行观测和估计,使用李雅普诺夫稳定性理论保证了系统全局渐进稳定的控制性以及系统状态的有界性,解决了同时存在系统参数不确定性和部分未知状态相耦合的鲁棒控制问题.以国家高科技发展计划4 500m深海作业系统的七功能主从液压机械手肘关节作为研究对象,使用提出的控制方法进行在未知外界干扰下的对比研究.实验结果表明,闭环系统可以很好地跟踪参考轨迹,具有较强的鲁棒性,能够获得令人满意的稳态精度和动态性能;修正后的参数自适应律能够保证在外界未知干扰下估计参数的有界性.

并行鲁棒观测器对发动机减小转速信号的故障分离

通过对减小转速故障信号产生机理的研究 ,提出了一种基于多重模型假设下的并行鲁棒观测器残差输出的故障分离方法 ,建立了实际系统的正常工作状态和 4种故障工作模式 ,将该方法应用于某型航空涡扇发动机导致减小转速信号产生的传感器的故障检测与分离。数字仿真和误差分析结果显示 ,文中提出的方法可靠性高 ,故障定位准确 ,对发动机减小转速信号的故障分离行之有效。

基于H_∞滤波的电液伺服控制系统鲁棒观测器设计

为了更好地实现电液伺服控制系统的故障诊断,提出一种新的鲁棒状态观测器的设计方法。简化电液伺服控制系统的流量非线性方程,建立系统的线性定常模型;考虑过程噪声与测量噪声,设计系统的鲁棒观测器结构;并运用H∞滤波理论确定观测器设计的性能指标,求解系统的矩阵Riccati方程,计算观测器的反馈增益矩阵。设计实例表明,该方法不仅计算简便、易于工程实现,而且能限制噪声干扰对观测误差的影响。

基于鲁棒观测器的带间隙三明治系统故障预报

工程实践中常见的带间隙的三明治系统的准确故障预报具有重要的现实意义,为此,本文构建了一种新的动态鲁棒观测器对其进行故障预报.首先,通过将非光滑项转化为干扰项的方法,将间隙非光滑三明治系统转化为可用动态鲁棒观测器设计方法设计的系统.其次,采用零点配置和最小化基准区间观测器的范数(H_∞,F/H_,F)指标的方法确定动态鲁棒观测器的增益矩阵.最后,通过仿真,分别比较了基于非光滑鲁棒观测器和基于传统观测器的故障预报效果,比较结果表明:鲁棒观测器能够及时地准确预报传统观测器无法预报的故障,且有效减少了故障的漏报和错报现象.

基于矢量控制系统的转子电阻鲁棒观测器及其对比研究

提出了一种具有抑制转子电阻不确定性对速度辨识影响的转子电阻鲁棒观测器,运用Lyapunov稳定性理论,构造新的Lyapunov函数,从理论上证明了观测器在全速范围内的稳定性,推导出转速的辨识率。通过与目前流行的转子电阻与转速双辨识方案的仿真比较研究,结果表明:本文提出的转子电阻鲁棒观测器,可在全速范围内很好地抑制转子电阻不确定性对速度辨识的影响,具有很好的鲁棒性能,并且其计算量小,结构简单,且实时性容易满足,在工程实用性上更具优势。

水面船基于加速度反馈的无源非线性鲁棒观测器的设计方法

利用加速度反馈技术和滑模思想,为一种特殊结构的水面船设计了无源非线性鲁棒观测器。该观测器考虑了模型中的科里奥利向心力矩阵,并对模型的不确定项和未建模动态具有一定鲁棒性。根据传感器测量的位置及艏向信息,观测器可以重构船舶的速度及慢变干扰力,并且能够滤除测量值中的噪声和高频数据,以减少执行机构的磨损,节省燃料。加速度反馈可以整定系统惯性矩阵,结合坐标变换可以从模型中消去科里奥利向心力矩阵,并得到结构相对简单的新的系统模型。该模型可以简化观测器的设计,其稳定性分析也比较容易。滑模技术可以有效地解决模型不确定性和未建模动态对观测器的影响,提高观测器的观测精度。仿真试验验证了观测器的有效性。

一类非线性系统的鲁棒观测器——控制器设计

针对一类可反馈线性化的不确定性非线性系统 ,研究了鲁棒观测器———控制器设计问题 .当系统不确定性满足匹配条件时 ,设计问题转化为不确定性线性系统的设计 .给出了以李亚普诺夫方法为基础的设计算法 .计算实例证明了所提方法的有效性 .

一类非线性不确定系统的鲁棒观测器设计

对于一类非线性不确定系统，给出一种基于观测器的鲁棒稳定控制器设计的新方法，它适用于一般匹配不确定系统，且对全维和降维两种观测器均进行了研究．设计实例表明，所设计的控制器反馈增益幅值较小、实现方便．

变时滞不确定模糊系统鲁棒观测器的设计

T—S模糊模型可以对复杂非线性系统提供有效的表达方式。文中,利用模糊T—S模型对非线性不确定时滞系统进行建模,在此基础上,提出了通过模糊状态反馈和基于观测器的模糊反馈控制器镇定不确定非线性时滞系统的方法。用矩阵不等式给出了模糊反馈增益和模糊观测器增益的存在的充分条件,并将这些条件转化为线性矩阵不等式(LMI)的可解性。

非线性系统降阶鲁棒观测器的设计

本文根据一类非线性系统的特点,讨论非线性降阶观测器的设计,并结合控制系统的鲁棒度概念提出了降阶鲁棒观测器的设计原理。本文以一飞行器系统为例设计了非线性鲁棒观测器,并比较了相应的线性观测器,仿真结果充分说明本文提出的方法非常有效。