一类不确定切换模糊系统的记忆保成本控制

针对一类具有状态时滞和不确定性的切换模糊系统,提出了该类系统的记忆保成本控制问题。利用引入系统过去的状态信息,构造有记忆状态反馈控制器,以消除系统时滞对于系统稳定性产生的不良影响。在保证成本函数指标小于某个上界及允许的不确定性条件下,结合多Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)处理方法得到最终的充分条件,保证闭环系统能够渐近稳定;且得到满足设计的切换律的记忆状态反馈控制器增益。最后通过Simulink仿真验证了所提方法的正确性。

基于固定时间稳定与部分状态反馈的角度约束制导律

针对终端角度约束制导问题,提出了一种采用部分状态反馈的固定时间收敛角度约束制导律。首先,基于一致精确鲁棒微分器(uniform robust exact differentiator,URED)算法,设计了固定时间状态观测器来估计不可测的系统状态。然后,基于固定时间稳定理论,设计了固定时间收敛的积分滑模面,并设计了固定时间制导律保证滑模面及制导误差的固定时间收敛。相比于传统有限时间制导律,文中所设计的固定时间制导律的收敛时间上界不受初始制导误差影响,因此可以在各类初始条件下都能保证快速收敛性能。同时,所设计的方法只需部分状态进行反馈,可以有效简化制导系统的硬件组成。最后,仿真结果表明,在各类初始制导误差及部分状态反馈条件下,所提出的方法都能取得良好的收敛速度与制导精度。

基于MIMO-ESO的高速飞行器自抗扰控制

针对高速飞行器无动力再入过程中具有强耦合、气动参数摄动及不确定性的非线性姿态模型,设计了高速飞行器MIMO-ESO自抗扰姿态控制器。考虑各通道间的耦合影响,结合自抗扰控制中的扩张状态观测器及非线性状态误差反馈律,将不确定性、耦合及参数摄动等干扰作为“总和干扰”,利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿,再利用非线性状态误差反馈律抑制补偿残差。仿真结果表明,MIMO-ESO自抗扰控制器能够克服干扰及气动参数大范围摄动的影响,在获取良好的动态品质和跟踪性能的同时,具有较强的鲁棒性,克服了实际工程中难以建立精确被控模型并获取参数摄动范围的困难,具有工程应用价值。

基于最优控制策略的起落架振动半主动抑制研究

为提高起落架在着陆及地面滑跑过程中的缓冲减震能力,以支柱式前起落架为研究对象展开研究。首先,在动力学平台中构建起落架多体动力学模型,依据缓冲器工作原理,搭建单腔式缓冲器液压模型;其次,建立半主动起落架着陆线性方程。基于状态空间理论,推导并求解黎卡提矩阵方程,得到最优状态反馈控制律;然后,基于滤波白噪声法推出路面高程的时域模型,并生成机场跑道随机路面仿真模型;最后,提出一种机械-液压-控制联合仿真的起落架半主动控制研究方法,实现了起落架落震及考虑路面不平度的滑跑联合仿真。仿真结果验证了半主动控制方法对于冲击载荷及振动响应抑制的优越性。

基于滑模自抗扰控制的变绳长塔机防摆控制

塔式起重机在实际应用中,由于绳长的变化会加剧负载(货物)的摆动,使得货物很难被快速、准确地运输到指定的位置。因此,为了对塔式起重机负载进行精确定位及防摆控制,提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的变绳长塔机防摆控制方法。首先,根据拉格朗日方程得出了系统的动力学方程,并依据动力学方程将系统分为了变幅、回转、提升3个子系统,并对每个子系统分别设计了线性扩张状态观测器(LESO),观测和补偿了对应回路中因参数变化、系统耦合及外界因素引起的未知总干扰;然后,结合滑模控制(SMC),设计了带有干扰补偿的非线性误差反馈控制律;最后,在MATLAB/Simulink中,在快速性、鲁棒性方面,对比分析了滑模控制方法与滑模自抗扰控制方法的控制性能。研究结果表明:相比于滑模控制方法,滑模自抗扰控制方法对塔机防摆控制时间缩短了25.5%,并且该方法不仅可以提高塔机的快速响应性能,而且具有较强的鲁棒性和自适应性,可以对塔式起重机负载进行精确定位及有效的防摆控制。

时变不确定系统的变时域离线鲁棒预测控制

给出多包描述约束系统的鲁棒调节器的一种新方法.现有的离线方案离线构造一系列的状态反馈控制律,其中每一个控制律是通过将无穷时域的控制输入固定为唯一的状态反馈控制律而得到的.而本文在优化较大椭圆内的控制律时,使下个时刻的状态进入临近的更小的椭圆———在较小的椭圆内部,相应的控制律序列作为局部控制器.因此,本文新方法相当于给出了变时域的预测控制器,可给出更优的控制作用.仿真例子说明了新方法的有效性.

具有执行器完整性的容错控制器设计

利用Lyapunov方程和广义逆理论 ,提出一种多变量控制系统设计方法 .所设计的状态反馈控制器使得闭环系统的极点配置在一指定的圆形区域内 ,并且系统具有良好的动态特性 ,在执行器失效时仍能稳定工作 ,具有完整性 ,进而把结果推广到传感器失效的情形 .设计实例验证了该方法的有效性 .

高超声速飞行器自抗扰姿态控制器设计

针对高超声速飞行器无动力再入过程中具有强耦合、气动参数摄动及不确定性的非线性姿态模型,结合自抗扰控制中的扩张状态观测器(extended state observer,ESO)及非线性状态误差反馈律(nonlinear law state error feedback,NLSEF),分别设计了高超声速飞行器内环和外环自抗扰姿态控制器。将不确定性、耦合及参数摄动等干扰作为"总和干扰"利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿,再利用NLSEF抑制补偿残差。自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)设计无需精确的飞行器被控模型,也无需精确的气动参数及摄动界限。仿真结果表明,控制系统能够克服干扰及气动参数大范围摄动的影响,在获取良好的动态品质和跟踪性能的同时,具有较强的鲁棒性。

一类中立型系统的稳定控制问题研究

针对双级溶解槽的化工过程,建立了一类中立型系统控制模型,通过对该模型的稳定性分析,设计了使闭环系统稳定的状态反馈控制器.充分利用时滞间的关系,对不同的时滞区间分别选取合适的Lyapunov函数,得到了保守性较小的时滞相关充分条件.为了便于问题的求解,最终结论以线性矩阵不等式的形式给出.最后通过仿真算例验证所提结论的有效性.

一种单神经元自抗扰控制器

针对自抗扰控制器可调参数多且不易整定的问题,提出了一种用单神经元改进非线性状态误差反馈控制律的算法.利用神经网络的自学习能力,采用一个单神经元构造自适应参数,使参数依据系统误差的变化自动作相应地调整,从而完成参数的在线自整定.仿真结果表明,改进后的控制器调整参数大大减少,而且具有更强的适应性和鲁棒性.

一类不确定离散系统的混杂状态反馈二次稳定保成本控制

针对一类不确定离散系统,对二次稳定保成本控制问题进行了研究.假设存在有限个备选的控制增益已知的控制器,利用公共Lyapunov函数技术,得到了在任意切换下混杂状态反馈二次稳定保成本控制的充分条件.基于单Lyapunov函数的方法,通过在这有限个控制器之间切换给出了混杂状态反馈二次稳定保成本控制的充分条件及切换律的设计方案.最后用仿真验证了这一方法的有效性.

基于卡尔曼滤波器的永磁同步电机自抗扰控制

针对外部突加大负载扰动时,传统自抗扰控制策略中扩展状态观测器(ESO)的观测精度差,以及系统噪声对ESO观测精度的影响,提出一种基于卡尔曼滤波器的自抗扰控制策略(KF-ADRC)。通过卡尔曼滤波器观测出的负载转矩进行前馈补偿,以提高大负载扰动下ESO观测精度;通过卡尔曼滤波器观测出的转速用作系统闭环反馈,以削弱系统噪声对ESO观测精度的影响。将传统自抗扰中的线性误差状态反馈律替换为非线性误差状态反馈律,以提升系统跟踪和抗扰性能。搭建了400 W PMSM伺服系统驱动平台验证了该控制策略的有效性。

时变时滞奇异摄动Lurie系统的控制器设计

为进一步加强对洛尔系统的鲁棒控制,基于前期稳定性分析理论基础上,研究含有不确定性结构的时变时滞奇异摄动Lurie系统在扇形区域[V1,V2]内的控制器设计问题。通过构造新的李雅普诺夫泛函利用新的交叉项界定法,由Lurie系统的特性,设计含有不确定性结构的时变时滞奇异摄动Lurie系统在一般的扇形区域[V1,V2]内的状态反馈控制器,推出时滞依赖和时滞独立两种情形下新的状态反馈控制率。最后,通过数值样例证明所设计方法的有效性和可行性。

基于T-S模型风能转换系统容错控制策略研究

针对风能转换系统中出现的传感器故障,提出了一种基于传感器冗余的在线整定容错控制策略。基于风能转换系统的T-S模糊模型,利用完好的状态反馈回路平均分担失效回路的控制作用,推导出控制律重构算法,实时在线整定系统的容错控制器,实现系统故障状态下的稳定运行。实验结果表明所设计的风能转换控制系统中,当任意1个传感器失效时,均可以实现从正常系统控制到故障系统控制的无扰动切换,并可以取得额定风速下的最大风能捕获。

不确定离散时滞系统的状态时滞反馈保性能控制器的设计

对一类同时具有状态时滞和输入时滞的不确定离散时滞系统,提出保性能状态时滞反馈控制律的设计问题。结合一个二次型性能指标,基于Lyapunov函数和线性矩阵不等式处理方法,推出状态时滞反馈保性能控制律存在的条件,并用线性矩阵不等式的可行解给出保性能控制律的构造方法。最后给出一个仿真例子证明该方法的有效性。

线性不确定系统状态反馈的实际稳定性

对线性不确定控制系统的实际稳定性进行了研究 ,并且给出了系统的实际稳定度 .基于实际稳定性结果 ,当不确定性满足所谓的匹配条件时 ,我们得出一个状态反馈律 。

不确定线性时滞系统的一种混杂状态反馈保成本控制及优化设计方法

本文研究一类不确定线性时滞系统的混杂状态反馈保成本控制及优化设计问题.假设存在有限个备选的控制增益已知的控制器,并且其中任何单一的状态反馈控制器都不能镇定系统,基于单Lyapunov函数的方法,给出了混杂状态反馈保成本控制的充分条件及优化设计方案.当备选的控制增益未知时,利用多Lyapunov函数法,同样给出混杂状态反馈保成本控制的充分条件及相应的优化设计方法.最后用仿真验证了文中方法的有效性.

一类时滞切换大系统的分散控制器设计

考虑一类常数时滞切换大系统的分散状态反馈控制器设计问题。在低维时滞子系统的单个子系统均不能被镇定的情况下,基于凸组合技术和线性矩阵不等式方法,设计出分散控制器和分散切换律,保证闭环系统渐近稳定。仿真结果表明所设计方法的可行性和有效性。

纯时滞系统的总体满意控制

本文给出一个新的定义 :纯时滞系统总体满意控制 ,即该系统不仅对跟踪设定的控制信号 r(t)应有快速平稳的优化性能指标 ,而且对负荷扰动 d(t)和参数扰动都有满意的强壮性 .文中讨论怎样应用背驰定律来实现这一目标 ,给出几个算例 ,并和最新进展进行比较研究 .结果表明 ,其总体性能指标比各种改进型的Smith预估器控制系统好 ,特别适用于不确定时滞系统 .

有两个服务阶段、反馈、强占型的M／G／1重试排队

在假定重试区域中只有队首的顾客允许重试的条件下,重试时间是一般分布时,考虑具有两个服务阶段、反馈、强占型的M／G／1重试排队系统．得到了系统稳态的充要条件．求得稳态时系统队长和重试区域中队长分布及相关指标,并且得到了系统的随机分解性质．