基于事件触发的预设时间航天器轨迹跟踪控制

针对通信受限条件下的航天器轨迹跟踪问题,提出了一种基于事件触发的预设时间控制算法。为了满足不同任务场景下对航天器快速性的要求,本文设计了一种预设时间轨迹跟踪控制算法。结合反步控制理论及预设时间动态增益,最终实现轨迹跟踪系统的预设时间收敛。作为一种典型的网络化控制系统,航天器在执行任务过程中可能会受到自身通信能力的限制,造成通信阻塞、时延和丢包等问题。为此,本文提出了一种基于动态参数的事件触发算法,在保证系统控制精度的同时,一定程度上避免了控制中心与航天器本体间不必要的通信资源消耗。相比于传统的静态事件触发算法,文中基于动态参数的事件触发算法在减少通信频率方面更具优势。通过理论分析和仿真实验验证所提控制算法的有效性。

2-D离散时滞系统的新时滞相关稳定性准则

研究了具有时变时滞的二维(two-dimensional,2-D)离散系统的时滞相关稳定性问题.所创建的Lyapunov-Krasovskii泛函(Lyapunov-Krasovskii functionals,LKFs)考虑在二次项和单项求和项中引入时滞相关矩阵,包含了更多的状态信息.同时在单项求和项中引入增广向量矩阵,并给出适用于2-D系统的多重辅助函数不等式和互凸组合不等式,用于处理LKFs差分,以便降低计算负担.然后,为具有时变时滞的2-D离散系统推导出保守性更小的稳定性准则.通过两个数值算例验证了所设计方法的有效性和优越性.

时变时滞奇异复杂动态网络的间歇控制与同步

利用周期性间歇控制策略研究了具有时变时滞的奇异复杂动态网络的指数同步问题.通过构建Lyapunov-Krasovskii泛函,推导出驱动系统和响应系统的指数同步判据;然后运用LMI工具箱求解线性矩阵不等式,得出了控制增益矩阵.最后,利用Runge-Kutta算法求解具有时变时滞微分代数方程,并通过数值仿真验证了结论的有效性.

n比特随机量子系统实时状态估计及其反馈控制

研究了n比特随机量子系统实时状态估计及其反馈控制的问题.对于连续弱测量(Continuous weak measurement, CWM)过程存在高斯噪声的情况,基于在线交替方向乘子法(Online alternating direction multiplier method,OADM)推导出一种适用于n比特随机量子系统的实时量子状态估计算法,即QSE-OADM (Quantum state estimation based on OADM).运用李雅普诺夫方法设计控制律,实现基于实时量子状态估计的反馈控制,并证明所提控制律的收敛性.以2比特随机量子系统为例进行数值仿真实验,通过与基于QST-OADM (Quantum state tomography based on OADM)算法和OPG-ADMM (Online proximal gradient-based alternating direction method of multipliers)算法的量子反馈控制方案的性能对比,验证了所提控制方案的优越性.

多智能体系统的实用-分量一致性

实用-分量一致性是指多智能体系统中所有状态变量的一些分量的偏差始终在一个有界区间内波动。本文基于有向网络拓扑探讨一阶非线性领导-跟随多智能体系统的实用-分量一致性问题。首先,对该系统构造一个分段式牵制控制协议;然后,利用置换矩阵方法,将开始的偏差系统转化为一个新的偏差系统,将原系统的实用-分量一致性问题转化为新偏差系统中零解的强实用稳定性问题,并借助矩阵理论和稳定性理论等,导出该系统实现实用-分量一致性的充分条件;最后,通过数值模拟验证理论结果的正确性。

具有局部阻尼的二维Mindlin-Timoshenko板系统的镇定

该文研究了具有局部阻尼的二维Mindlin-Timoshenko板系统,首先将原系统转化成抽象柯西问题,运用算子半群理论得到了系统的适定性.借助系统频域稳定性结果,通过引入几何光学条件结合乘子技巧得到了系统的一致指数稳定性.

一种三维混沌系统的混沌同步研究

混沌同步在保密通信领域有着广阔的应用前景,但要实现混沌保密通信,位于接收端和发送端的两个混沌系统必须达到混沌同步。为此,采用简单的线性反馈控制实现了一个新三维混沌系统的混沌同步控制,并应用Lyapunov稳定性理论,证明了两个混沌系统在线性反馈控制下实现混沌同步的条件。根据这些同步条件,只要给定系统参数值,就能够判断两个混沌系统是否能够达到混沌同步;另一方面,也可以根据这些判据来选取实现混沌同步的系统参数。最后,进行了计算机仿真,验证了所得到的同步条件是有效的。

牵制控制下含不确定耦合机制的超图同步

超图同步是网络科学目前的热点研究问题。然而,含不确定耦合机制的超图同步研究还未见报道。为此,本文首先提出牵制控制下含不确定耦合超图的一般框架,并通过矩阵的同时块对角化技术降低误差系统的维数,为计算李雅普诺夫指数提供便利,导出含不确定耦合超图实现同步的必要条件;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论,给出含不确定耦合超图实现同步的充分条件;最后,利用数值模拟验证理论结果的正确性。

执行器幅值与速率约束下线性系统的事件触发控制

传统的网络化控制系统中,控制任务通常以周期的方式执行.为了节约网络通信资源,一些学者提出了事件触发控制.另一方面,由于物理限制或出于安全考虑,几乎所有反馈控制系统都会受到饱和约束.饱和的存在是系统性能退化甚至不稳定的主要因素.研究了受到执行器幅值与速率饱和约束的线性系统的事件触发控制问题.首先,一阶系统用来表示执行器的幅值和速率限制.然后,引入了两个推广的扇区条件来处理由饱和引起的死区非线性.接下来,通过利用Lyapunov稳定性理论,获得了确保闭环系统区域渐近稳定的充分条件.通过限制稳定域的最小范围,提出了事件触发率的最优化问题.所获得的结果用线性矩阵不等式表示,能够方便地利用MATLAB中的LMI工具箱进行求解.最后,数值例子和仿真验证了所得结果的有效性.

遗传算法优化理论在航空锂电池SOC测算中的应用

本研究基于遗传算法优化的控制理论,探讨了其在航空锂电池SOC测算中的应用。通过对锂离子电池充放电过程进行深入分析,结合遗传算法优化方法,提出了一种改进的SOC测算模型。该模型综合考虑了电池特性曲线、温度、电流等多种因素,提高了SOC测算的准确性和稳定性。本研究不仅在理论上对SOC测算进行了深入研究,还通过实验验证了所提方法的有效性,为锂离子电池的精准管理提供了重要支持。

具有扰动的不确定非线性多智能体系统的鲁棒H_(∞)二分一致性

研究了符号网络上具有参数不确定性和外部扰动的一类非线性时变多智能体系统(multi-agent system,MAS)的鲁棒H_(∞)二分一致性问题。采用鲁棒控制中处理不确定性的思想,将所考虑的系统转化为具有范数有界参数不确定性的时不变动力学模型。将鲁棒一致性转化为降阶H_(∞)控制问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,得到了具有期望H_(∞)性能的多智能体系统鲁棒二分一致性的线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)充分条件。此外,给出了分布式静态输出反馈控制器的设计过程。进一步以二自由度(two-degree-of-freedom,2-DOF)的平面移动机器人为例,验证了所提出的控制器的有效性。

Pachpatte积分不等式的比例时滞混合系统稳定性

研究一类具有比例时滞的混合脉冲切换系统。对于比例时滞,通常通过时间变换将比例时滞转换为常数时滞,并结合相应的判据得到稳定性结果。不再基于时间变换,而是利用切换Lyapunov函数和Pachpatte积分不等式,建立任意条件脉冲切换下指数稳定性和渐近稳定性的新判据。最后,通过实例来验证理论结果,结果表明,本文所设计的脉冲控制可以使具有比例时滞的混沌系统趋于稳定。

一类具有非线性扰动的分布式中立系统的稳定性判据

针对一类具有非线性扰动的分布式中立系统,设计了状态反馈控制器.根据李雅普诺夫稳定性理论,结合自由加权矩阵及牛顿-莱布尼茨公式对系统进行稳定性分析,并利用线性矩阵不等式给出系统的稳定性判据.数值仿真进一步验证了所提控制方法的有效性.

奇异摄动区间变时滞不确定非线性系统稳定性分析

奇异摄动系统是实际问题中普遍存在的一类系统,为了使此类系统在应用上达到一定的稳定,利用矩阵分块方法对含有不确定结构的奇异摄动区间变时滞非线性系统稳定性进行分析,通过构造新的Lyapunov函数,基于Lyapunov稳定性理论,结合舒尔补引理、积分不等式和线性矩阵不等式等方法推出奇异摄动系统在摄动参数界内时滞相关的稳定性判据.

一类输出受限机械系统的鲁棒自适应容错跟踪

研究了一类输出受限机械系统的鲁棒自适应容错跟踪控制问题。借助动态面控制(DSC)技术和时变尺度函数,设计了一个基于神经网络的状态反馈控制器,确保系统在遭受非匹配扰动和非仿射非线性执行器故障的情况下,输出信号满足预设的时变约束,并且跟踪误差在预设的时刻之前进入原点的任意预设的小邻域,同时也解决了传统反步法中虚拟控制器需要被多次求导的问题。本文的创新点在于放宽了对时变约束函数的要求,并且在时变因素存在的情况下阐明了神经网络逼近的紧集和闭环信号的有界性之间的逻辑关系。最后通过仿真验证了控制策略的有效性。

原燃料自动取制样与检测系统在冶金行业的应用

针对目前钢铁企业进厂原燃料质量检验面临的问题,介绍了一种自动取制样与检测系统,该系统主要由自动采样单元、样品自动分拣单元、制样单元、检测单元、存储单元以及集控系统等组成。通过检测中心集控系统与各单元及厂区物流信息网络的交互关联,实现了全厂原燃料质量检验的集成化管理与监督,对各大钢厂处理同类型问题具有一定参考价值。

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。

不确定广义分数阶系统的稳定性分析及控制研究

为了更好的研究不确定性问题,本文采用一种新方法分析其稳定性。依据FOS的稳定性准则、R型稳定性定理、舒尔补引理和自由权矩阵方法等,得到了不确定广义FOS容许的充要条件。在所得的稳定性条件的基础上,设计状态反馈控制器,得到了广义FOS状态反馈镇定的充分条件。然后,采用了可靠性方法研究非脆弱的鲁棒控制,所得结果用线性矩阵不等式给出,使其计算应用更简单可行。最后用数值算例验证了该方法的可行性和有效性。

欺骗攻击下奇异跳变系统状态感知事件触发H_(∞)-脉冲混杂反馈控制

本文研究了在欺骗攻击下奇异马尔可夫跳变系统的状态感知事件触发H_(∞)-脉冲混杂反馈控制问题。为了进一步权衡控制性能和通信效率,提出了一种可根据当前系统状态自适应地调整事件触发阈值的基于周期采样的模态相关状态感知事件触发机制。基于所提出的事件触发机制,建立了一种模态相关的脉冲混杂反馈控制器。通过构造脉冲时间相关和马尔可夫跳变模态相关的Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函并结合奇异值分解技术,获得了奇异马尔可夫跳变系统在欺骗攻击下的H_(∞)随机容许性准则。在线性矩阵不等式框架下实现了状态感知事件触发器和H_(∞)-脉冲混杂反馈控制器协同设计。直流电机驱动负载的仿真实例验证了本文方法的有效性。

离散时间区间二型模糊不确定奇异时滞系统的耗散性分析

研究了一类具有时变时滞的离散时间区间二型模糊不确定奇异系统的耗散性问题。首先,考虑到隶属度函数的不确定性,利用区间二型模糊系统模型对非线性奇异系统进行建模;其次,基于Lyapunov稳定性理论,利用Jensen不等式方法处理二重差分求和项,得到了保守性较小的离散时间区间二型模糊奇异时滞系统的耗散性的充分条件,并将这一条件进一步推广到离散时间区间二型模糊不确定奇异时滞系统;最后,通过数值仿真算例验证了所得结果的有效性和正确性。