一类非线性不确定输出反馈系统的神经网络控制设计(英文)

考虑一类非线性不确定输出反馈系统的控制设计.通过自适应神经网络和观察器后推方法设计出控制器,控制系统闭环的所有信号都是有界的,并且输出信号被调整到原点的一个小邻域内.建立的结果通过一个数值模拟得到了验证.

前言

在自然界中,由于扰动、误差及各种人为、环境因素的存在,任何实际生产生活中的系统都在不同程度上具有某种非线性特性,比如飞行器系统、工业生产和电力系统等.然而,大多数关于非线性系统的分析或设计问题很难在线性系统理论的框架下得到圆满解决.因此,近几十年来,非线性系统的分析与设计问题成为控制领域的研究重点.随着科技的高速发展,控制系统变得越来越复杂,其非线性特性越来越强,对控制器的性能要求也越来越高,非线性系统理论受到相当大的挑战.同时,机器人的发展,宇宙飞行器、直升飞机、大型柔性结构的控制,都是非常复杂的非线性系统问题,这就促使非线性系统的分析与设计理论需要得到进一步研究和发展.

任意相对阶下非线性切换系统的事件触发漏斗控制

针对一类具有任意相对阶且带有部分非输入到状态稳定逆动态的非线性切换系统,提出一种动态事件触发漏斗跟踪控制方案.首先,引入一个虚拟输出将任意相对阶的非线性切换系统转换为相对阶为一的非线性切换系统.其次,设计各子系统的事件触发漏斗控制器和切换的动态事件触发机制,解决候选事件触发漏斗控制器和子系统之间的异步切换问题,所提方案消除已有文献中为所有子系统设计共同控制器带来的保守性.在一类具有平均驻留时间切换信号的作用下,保证切换闭环系统的所有信号都是有界的,且跟踪误差一直在预设的漏斗内演化,并排除采样中的奇诺现象.最后,一个仿真例子验证方案的实用性和有效性.

CLF-CBF-QP新形式下非线性系统的安全攸关控制与优化

利用二次规划(QP)结合控制Lyapunov函数(CLF)和控制障碍函数(CBF)形成非线性系统的一种安全攸关控制策略,称为CLF-CBF-QP,其在实现控制目标和确保安全之间起到协调作用.然而,一旦引入附加的约束,如输入约束,QP求解可能变得不可行.另外,当考虑系统本身的体积或环境中存在快速移动的障碍物时,动态系统与障碍物发生碰撞的可能性会极大地提高.因此,本文首先从控制输入空间和状态空间的角度分别分析QP求解可行性以及CLF和CBF中参数对QP求解可行性和系统性能的影响,并提出一种CLF-CBF-QP新形式来提高优化问题的可解性;其次,在考虑动态系统本身的体积且环境中存在动态障碍物时,设计一种CBF新形式使其仍能保证系统的安全性;最后,通过线性平面四旋翼在存在动态或静态障碍物的环境中进行轨迹跟踪来验证所提出方法的有效性.

带有时变干扰的变结构近空间飞行器滑模控制

针对近空间飞行器在执行不同任务时因结构改变导致受到的复合干扰发生改变的现象,设计了一种能够同步切换的非线性干扰观测器,并基于该切换干扰观测器采用滑模控制策略设计了切换滑模控制器。之后,考虑实际存在执行器动态的情形,提出了一种新的基于执行器动态的切换滑模控制方法,利用共同Lyapunov函数方法证明了提出方法能够保证系统的所有信号在任意切换律作用下一致有界。仿真结果表明,所设计的切换非线性干扰观测器能够有效观测未知不连续复合干扰,提出的切换滑模控制方法能够满足变结构近空间飞行器的跟踪控制要求。

前言

在自然界中,由于扰动、误差及各种人为、环境因素的存在,任何实际生产生活中的系统都在不同程度上具有某种非线性特性,比如飞行器系统、工业生产和电力系统等.然而,大多数关于非线性系统的分析或设计问题很难在线性系统理论的框架下得到圆满解决.因此,近几十年来,非线性系统的分析与设计问题成为控制领域的研究重点.随着科技的高速发展,控制系统变得越来越复杂,其非线性特性越来越强,对控制器的性能要求也越来越高,非线性系统理论受到相当大的挑战.同时,机器人的发展,宇宙飞行器、直升飞机、大型柔性结构的控制,都是非常复杂的非线性系统问题,这就促使非线性系统的分析与设计理论需要得到进一步研究和发展.

多重事件触发机制下四旋翼飞行器的姿态跟踪控制

为减少四旋翼飞行器姿态跟踪控制中内部计算与通信资源的损耗,提出了基于反步法和多重事件触发机制下的四旋翼飞行器姿态跟踪控制。建立了四旋翼飞行器的动力学模型,并以滚转角系统为例,利用反步法设计连续控制器,实现了飞行器滚转角对参考信号的跟踪控制;通过引入事件触发机制构造了事件触发控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计的事件触发控制器可以使滚转角系统保持稳定,且避免了Zeno现象;同时,在不同的参数作用下,采用相同方法对四旋翼飞行器的其他3个系统分别设计了各自对应的事件触发机制和事件触发控制器;由此构建的4个事件触发机制共同构成了四旋翼飞行器的多重事件触发机制。仿真结果表明,在多重事件触发机制作用下,所提事件触发控制器在3 s内共触发150次即可达到与周期采样控制器连续采样3000次相同的跟踪效果。