具有未知函数非线性系统的全局渐近稳定控制

本文讨论了一类具有未知函数和未知控制方向非线性系统的全局渐近稳定问题.通过提出一个引理处理未知函数问题,从而得到了一种基于反步法和Nussbaum增益技术的全局渐近稳定控制算法.与逼近方法处理未知函数的算法相比,本文提出的算法解决了非线性系统的全局渐近稳定问题;与现存解决非线性系统的全局渐近稳定控制算法相比,本文避免了使用未知函数的假设条件,因此降低了保守性.值得一提的是本文的算法也解决了反步法的“微分爆炸”问题,因此所提出的控制方案不仅仅得到了全局渐近稳定控制方案,而且降低了计算的复杂性.最后,将该方案应用到刚性单链杆机械手系统中,仿真结果验证了其有效性.

基于反步法非线性纯反馈系统的控制器设计

针对由于非线性纯反馈系统存在非仿射性结构使得用以往的坐标变换难以设计出控制器的问题,提出了一种新的坐标变换,并引入了一阶控制输入的辅助系统来处理非线性纯反馈系统。首先,结合新提出的坐标变换,计算出新状态方程;然后,基于反步法在每一步中设计出正定的Lyapunov函数;最后,通过设计虚拟控制器和实际的辅助控制器使得Lyapunov的导数负定,这样从理论上解决了非线性纯反馈系统的跟踪问题。仿真实验表明所设计的辅助控制器能使得纯反馈闭环系统所有状态信号有界,控制输出能跟踪到给定信号,跟踪误差渐近地趋于稳定,从而达到要求。

Design of an Attitude and Disturbance Rejection Controller for Spacecraft

According to the Rodrigues parameter and the internal model principle,an adaptive state feedback control law is proposed for a rigid spacecraft with inertia uncertainty and exotic disturbances generated by an unknown nonlinear exosystem.The uncertainty of parameters is treated by an adaptive control law.And a new internal model is proposed to estimate the exotic disturbances.By using the Lyapunov analysis method,the control law is designed to ensure that the system's state variables asymptotically converge to stable,and the disturbances can be completely rejected.Finally,numerical simulations are included to demonstrate the performance of the presented controller.

空间飞行器的姿态和扰动抑制控制器设计

针对存在参数不确定性和外部非线性系统干扰的刚性空间飞行器,采用Rodrigue参数描述的飞行器姿态模型,利用自适应控制方法处理了转动惯量矩阵中的参数不确定性;基于输出调节理论,设计了一个动态补偿器来估计外部非线性系统产生的干扰信号,结合Lyapunov稳定性分析方法设计了自适应状态反馈控制器。通过数值仿真可知,空间飞行器系统状态全局渐近稳定,设计的非线性内模可完全估计外部非线性干扰,验证了控制器的有效性和可行性。

一类非线性纯反馈系统的预定性能控制器设计

研究一类非线性纯反馈系统的预定性能控制问题.首先,为了避免采用繁琐的公式计算来处理纯反馈系统中的非仿射性结构,提出一种非传统状态变换并引入关于控制输入的一阶辅助系统;然后,为了保证纯反馈系统预定性能,设计一个相对简易的Lyapunov函数,利用反步法给出一种新的控制算法.实验仿真表明,所设计的控制器可使非线性系统状态全局有界,且可保证系统的预定性能,与现有的方法相比,其跟踪误差精度有显著提高,同时也具有一定鲁棒性.