基于区间矩阵的四旋翼无人机鲁棒跟踪控制

针对飞行环境不断变化的四旋翼无人机轨迹跟踪问题,提出了基于区间矩阵的鲁棒跟踪控制策略.首先,将四旋翼无人机非线性动态模型解耦为外环位置控制系统和内环角度控制系统.接着,考虑到飞行环境变化引起的升力系数、中高速飞行下不可忽略的阻力系数等参数的不确定性,引入区间矩阵对内外环系统的系统参数进行描述,并对内外环控制系统设计鲁棒H_∞反馈控制策略来抑制有界外部扰动.然后,根据李雅普诺夫稳定性定理得到了使外环系统指数渐近稳定和内环系统鲁棒渐近稳定且均满足H_∞性能指标的LMI充分条件,同时,给出了控制器增益的求解方法.最后,仿真及实验结果结果验证了所提方法的鲁棒性、优越性和有效性.

基于鲁棒滑模观测器的多电机卷绕系统故障检测和隔离

针对多电机卷绕系统故障检测和隔离问题,提出了基于滑模观测器的鲁棒故障检测和隔离策略.首先,考虑到多电机卷绕系统运行环境变化引起的摩擦系数、杨式模量、半径和转动惯量等参数的不确定性,通过引入非线性未知输入干扰对系统不确定参数进行描述,将多电机卷绕系统转化为包含执行器故障的一般不确定非线性系统;其次,构造鲁棒滑模观测器并用作故障检测观测器,通过滑模控制来抑制未知输入干扰,使观测器具有鲁棒性,在此基础上,结合多观测器故障隔离的思想,提出了可以同时对多个执行器故障进行检测和隔离的方法;然后,根据李雅普诺夫理论得到使观测器系统指数收敛的充分条件,同时给出了观测器增益的求解方法;最后,仿真结果验证了所提方法的鲁棒性和有效性.

The Property of Dichotomy for a Class of Interconnected Pendulum-like Systems

The property of dichotomy of interconnected second-order pendulum-like systems with multiple equilibria is investigated. This interconnection can be viewed as harmonic control of independent sub-systems. Linear interconnections and a class of input and output interconnections are considered in this paper. The effects of input and output interconnections are shown through a permutation matrix. Frequency domain and linear matrix inequality (LMI) conditions of dichotomy of interconnected pendulum-like systems are derived. It is shown that global properties of two coupled systems can be changed significantly through interconnections. Examples are given to illustrate the results.

带有不确定性的多电机卷绕系统的分散最优保性能控制

针对具有参数不确定、强耦合的多电机卷绕系统,提出一种分散最优保性能控制方法.首先,将多电机卷绕系统看成由若干动态区间子系统组成的综合系统,引入区间矩阵以处理子系统模型中的设定值改变和不确定参数;在此基础上设计基于状态反馈的分散最优保性能控制器,得到控制器存在的线性矩阵不等式(LMI)充分条件;最后以三电机卷绕系统为研究对象,对所设计的控制器进行仿真和平台实验,实验结果表明,所提出的分散最优保性能控制能有效降低控制代价,增强系统的抗干扰能力,保证张力和速度的控制精度.