Event-Triggered Sliding Mode Control for Trajectory Tracking of Nonlinear Systems

In this paper, an event-triggered sliding mode control approach for trajectory tracking problem of nonlinear input affine system with disturbance has been proposed. A second order robotic manipulator system has been modeled into a general nonlinear input affine system. Initially, the global asymptotic stability is ensured with conventional periodic sampling approach for reference trajectory tracking. Then the proposed approach of event-triggered sliding mode control is discussed which guarantees semi-global uniform ultimate boundedness. The proposed control approach guarantees non-accumulation of control updates ensuring lower bounds on inter-event triggering instants avoiding Zeno behavior in presence of the disturbance. The system shows better performance in terms of reduced control updates, ensures system stability which further guarantees optimization of resource usage and cost. The simulation results are provided for validation of proposed methodology for tracking problem by a robotic manipulator. The number of aperiodic control updates is found to be approximately 44% and 61% in the presence of constant and time-varying disturbances respectively.

正负极性伪火花开关初步研究

介绍一种正负极性工作、无需热丝供电配套的伪火花开关,其触发方式可以采用电触发、空间激光触发以及光纤传输激光能量触发。在电触发模式下开关技术指标达到工作电压±60 kV、脉冲电流16.2 kA以及抖动7 ns;空间光触发模式下,开关抖动3 ns(1 mJ/532 nm),最低触发激光能量0.15 mJ;光纤传输激光能量触发工况下(光纤入射端能量7 mJ/出射端5 mJ/532 nm),开关抖动技术指标达到3 ns。

动态事件触发机制下的无人艇无模型控制

针对复杂海洋环境下无人艇的轨迹跟踪控制问题,本文结合滑模变结构控制与自适应控制,设计了无模型控制器,基于此提出了动态事件触发机制,利用Lyapunov稳定性判据证明了闭环系统一致最终有界,且不存在Zeno现象。仿真试验结果表明:在模型参数未知情况下,所提控制器具有良好的控制性能,可有效降低执行机构和能源消耗,为无人艇轨迹控制的实际应用提供了有效基础。

基于trigger对的蒙古语语言模型的三种实现方法比较

基于trigger对的长距离蒙古语语言模型采用统计方法进行自然语言建模。该文简要介绍了基于trigger对的长距离蒙古语语言模型的三种实现方法,并在汉语-蒙古语机器翻译系统测试了这三种方法的性能。该文旨在通过对三种模型的比较研究,为基于trigger对的长距离蒙古语语言模型的具体应用提供参考和依据。

水环境样品体外生物测试效应触发值的研究进展

水环境样品综合毒性的体外生物测试可以直接获得水环境中众多污染物共存状态下的生物毒害信息,已成为水环境污染评估和诊断的重要手段之一。但由于目前没有用于判定水质优劣的毒性效应限值标准,导致其很难被用于水质管理。为此,越来越多的研究聚焦于推导体外生物测试的效应触发值(effect-based trigger value,EBT)。本文综述了EBT建立的背景和推导原则,并总结了以健康保护为目标和以生态保护为目标的多种EBT推导方法,其中针对饮用水水质的EBT以保护人体健康为前提,主要基于每日容许摄入量(allowable daily intake,ADI)、体内安全浓度、癌症发病率增加10%的每日剂量(TD10)和环境质量标准(environmental quality standard,EQS)中的水质指导值(guideline value,GV)推导,针对地表水的EBT以生态保护为目标,依据地表水EQS中的GV值和物种敏感度分布(SSD)曲线中的第5个百分位数的危险浓度(hazardous concentration,HC5)推导。本文系统比较了不同方法推导出的体外生物测试EBT值和特征,总结了EBT在水环境中的应用,以期为高通量体外生物测试用于水质评估提供理论依据和技术支撑。

基于偏移估计和边界触发的船舶自适应神经滑模控制

针对船舶受风浪流等海洋环境影响下的横向偏移问题,本文提出了一种基于横向偏移估计和边界触发的船舶自适应神经滑模控制算法。在该算法中,应用非线性滑模技术构建出船舶艏向参考信号,进而将船舶航迹控制转化为航向控制问题,并采用径向基函数(RBF)神经网络对船舶未知横向偏移距离进行在线估计与实时补偿;同时,针对控制信号构建了一种基于边界触发的事件触发规则,能够实现预定规则内控制信号阶跃传输,降低了因控制信号频繁传输而导致的通信负荷和执行器过度磨损。通过李雅普诺夫稳定性定理,证明了所提控制算法满足实际有界稳定性。模拟仿真实验证明,该算法能够避免横向偏移引起的跟踪不稳定现象,为保障船舶高精度安全航行提供有效支撑。

集成隔离30 kV全固态层叠Blumlein脉冲发生器

层叠Blumlein脉冲发生器具有灵活紧凑的优点,但由于开关隔离问题没有得到广泛运用。设计了一种集成隔离全固态层叠Blumlein脉冲发生器,利用4绕组共模电感为脉冲形成网络充电、驱动供电和高电压隔离的器件,解决了半导体开关应用于层叠Blumlein脉冲发生器的问题。首先介绍了隔离的原理,设计了包含共模电感和同步光触发隔离组件,以及基于IGBT开关阵列的Blumlein脉冲形成网络,分析了层叠Blumlein脉冲发生器的充放电过程;其次,对设计的Blumlein脉冲形成网络与层叠Blumlein脉冲发生器进行电路仿真;搭建了8级层叠Blumlein脉冲发生器,在匹配负载上实验得到电压30.0 kV、电流604 A、脉宽237 ns的方波脉冲。

基于事件触发的旋翼无人机群领导跟随一致性

针对多六旋翼无人机集群系统通信频律过高的问题,基于六旋翼无人机滑模控制的双环结构控制模型提出了一种基于事件触发的滑模控制方法。该模型由位置子系统和姿态子系统构成,其中位置子系统作为外环控制对象,姿态子系统则作为内环辅助控制对象。在位置子系统中,采用增加事件触发器的滑模控制器,通过引入滑模面和滑模变量的方式,实现对六旋翼无人机群的位置控制。通过Lyapunov稳定性定理对该控制策略下系统的稳定性进行了证明,并证明了不存在Zeno现象的情况。仿真实验结果表明,所提出的控制方案减少了多智能体通信对高频采样的依赖,可见该研究为六旋翼无人机在协同路径跟随方面的应用提供了有益的参考。

基于事件触发的机械臂轨迹跟踪控制

针对2-DOF机械臂系统存在网络通信约束和外部扰动时的轨迹跟踪问题,提出了一种自适应事件触发滑模控制策略。首先,以2-DOF机械臂的动力学模型为基础,利用归一化的反正切函数设计滑模控制器缓解切换到滑模面时的不连续性,减小控制系统存在的抖振问题;其次,为节省网络通信资源,基于此控制器提出一种自适应事件触发机制,可以根据状态误差动态调整触发阈值,降低触发频率;最后,利用Lyapunov函数分析法证明了控制器和事件触发机制作用下闭环系统的渐近收敛,且排除了芝诺现象。仿真结果表明所提方法可以削弱控制器抖振,在减少系统数据传输次数的同时实现对机械臂期望轨迹的跟踪。

基于外腔反馈的可调谐半导体激光光源的扫频特性研究

半导体激光光源在激光雷达、空间探测以及光纤智能感知等领域有着重要作用,其中可调谐半导体激光光源还可用于新一代可重构光分插复用系统中光器件等的波长相关和偏振依赖损耗测试。基于Litt-man结构的外腔反馈型可调谐半导体激光光源是一种实现宽调谐、高光谱纯净度和无跳模谐振输出的有效手段。笔者团队利用联合研制的中心波长为1526.276 nm、3 dB带宽为111.0054 nm的增益芯片作为内腔种子源,通过闪耀光栅将不同波长锁定在振荡器中,实现了最快扫描速度为200 nm/s、最小触发间隔为5 pm、本征线宽小于10.02 kHz及无跳模范围为130 nm的单纵模扫频输出。结果表明,凭借InGaAsP/InP增益芯片优异的宽光谱光学特性和Littman反馈原理,本研究结果有助于推动波长快速扫描测试系统的研究进程,提升相关器件测试的精度和效率。

执行器攻击下神经网络事件触发滑模同步控制

针对多神经网络系统在执行器攻击和外部随机干扰下的同步控制问题,对事件触发滑模控制方法进行研究。首先,设计了2种新的积分滑模函数,保证多神经网络系统在整个同步过程中的全局鲁棒性;其次,在事件触发机制的基础上,针对系统存在有界扰动和执行器攻击的问题,设计了分布式事件触发积分滑模控制器,在抑制干扰和攻击的同时实现了多神经网络的同步控制,并且节约了通信资源;再次,基于李雅普诺夫稳定性理论,给出了多神经网络同步的充分条件,并通过推导得出最小触发时间间隔为大于0的正数,即保证系统不会存在奇诺(Zeno)行为;最后,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

基于事件触发机制的水下航行器轨迹跟踪控制

针对欠驱动自主水下航行器(AUV)的水平轨迹跟踪控制及控制器频繁更新导致的执行器损失问题,提出基于滑模控制方法和事件触发机制下的自主水下航行器轨迹跟踪控制算法。首先,利用滑模控制方法设计控制器以稳定位置跟踪误差;其次,引入事件触发机制,在控制器到执行器的通道中设计事件触发条件来降低控制器更新频率,并运用Lyapunov稳定性定理证明设计的事件触发控制器能使系统保持稳定,避免系统产生Zeno现象。仿真表明,浪涌和偏航控制器在200 s内一共触发414和767次,与传统周期采样控制器连续采用4000次的效果相同。

基于事件触发的水面无人艇无模型容错饱和控制

针对外界未知扰动、无人艇模型动态参数无法获取、推进器饱和及故障水面无人艇轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于事件触发的水面无人艇无模型饱和容错控制方法。利用无模型参数滑模控制结构,使参数误差收敛至残差集。该方法对参数变化具有良好的鲁棒性能。控制器中引入饱和函数及容错方法来补偿由于执行机构故障和饱和所产生的推力损失。为节约有限的通信资源和系统能量,在执行机构和控制器之间部署事件触发机制,采用事件触发通讯机制产生分段控制信号,降低执行机构的更新频率。仿真结果表明所提出基于事件触发的饱和容错方法能够使跟踪误差和速度误差收敛至可容许范围内,证明所提算法的优越性和可靠性。

直流可控避雷器用并联可控间隙电弧的维持规律

根据白鹤滩—江苏±800kV特高压直流输电工程提出的技术需求,针对系统过电压幅值较低情况下可控间隙动作时间隙无法维持导通状态至机械开关动作的情况,设计了可控避雷器用并联可控间隙并开展研究。通过补充的Mayr电弧模型对给定条件下触发器注入能量与间隙电弧维持时间的关系进行了分析和预测,并搭建实验平台研究了触发器提供的功率及能量对间隙电弧维持时间的影响,结果表明提高触发器的功率和能量都可以提高间隙电弧维持燃烧的时间;间隙主回路能量不足时,触发器提供的能量可以作为衡量间隙最低导通能力的标准。最终通过5路触发器间隔1ms接续触发的方式,使间隙在主回路没有能量注入时也能维持导通5ms,从而具备了与快速机械开关无缝时序配合的能力,为采用并联可控间隙的可控避雷器方案的推广提供了理论支持。

基于事件触发的全信息粒子群优化器及其应用

针对标准粒子群优化算法存在早熟收敛和容易陷入局部最优的问题,本文提出了一种基于事件触发的全信息粒子群优化算法(Event-triggering-based full-information particle swarm optimization,EFPSO).首先,引入一类基于粒子空间特性的事件触发策略实现粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)的模态切换,更好地维持了算法搜索和收敛能力之间的动态平衡.然后,鉴于引入历史信息能够降低算法陷入局部最优的可能性,提出一种全信息策略来克服PSO算法搜索能力不足的缺陷.数值仿真实验表明,EFPSO算法在种群多样性、收敛率、成功率方面优于其他改进的PSO算法.最后,应用EFPSO算法对变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)去噪算法进行改进,并在现场管道信号去噪取得了很好的效果.

基于混合阈值事件触发机制的船舶自适应神经滑模控制

针对存在时变干扰和通信受限的船舶艏向保持控制问题,本文设计了一种基于混合阈值事件触发机制的船舶自适应神经滑模控制算法.首先,采用径向基函数神经网络(RBF-NNs)对控制系统的模型不确定部分进行在线逼近.其次,构造了一种比例积分滑模面和基于混合阈值参数的事件触发规则来降低时变干扰引起的系统抖振和减少传输信道的通信资源占用.并且在理论上分析了事件触发技术能够增强闭环控制系统对低频扰动的抗扰性.最后,通过Lyapunov理论证明了所提控制算法能够保证所有误差信号满足半全局一致最终有界稳定(SGUUB).在时变干扰条件下进行数值仿真,并且与现有控制技术进行对比,仿真结果表明,所提控制算法能够明显减少系统抖振和控制输入频率.

双事件触发下非匹配干扰系统积分滑模抗干扰跟踪控制

对于带有不匹配干扰的动态系统,设计具有高资源利用率的抗干扰控制算法具有重要意义.本文在双事件触发机制框架下,研究了非匹配干扰系统的积分滑模抗干扰控制以及动态性能分析问题.首先,基于增广模型构建干扰观测器,实现对未知不匹配干扰的动态估计.为了降低数据冗余并保证传输的同步性,以反馈状态及干扰估计的单触发条件为基础,本文构建了“先到同触发”的双事件触发理论框架.在此框架下,设计积分滑模面和对应的双触发抗干扰控制器,保证被控系统的状态收敛到滑模面.基于Lyapunov稳定性分析方法,计算控制器和观测器增益,保证增广闭环系统具有良好的稳定性和动态跟踪性能.进一步分析了由触发引起的Zeno现象将不会发生.最后,基于典型的A4D模型进行仿真验证,仿真结果表明本文所提的方法具有良好的抗干扰性能.

芯片间时间触发消息堆叠调度方法

时间触发(TT)通信方式应用于芯片间互连网络,以保证航空电子通信任务之间消息传递的严格时间确定性。当航空电子任务具有多种操作模式,属于不同模式的芯片间的时间触发调度表会重叠占用时隙,提出芯片间时间触发消息堆叠调度方法,以提高利用网络资源的灵活性和效率,同时减小应用层消息由于等待时间触发时间窗的排队延迟。仿真实验表明:与超调度方法相比,所提方法能够减小芯片间互连网络中时间触发消息的总端到端延迟和链路平均时隙占用率,对于端到端延迟时间较长且链路平均承载消息传输较多的场景,采用所提方法减少端到端延迟的效果更显著。

基于事件触发机制的多飞行器有限时间协同制导方法

针对多飞行器目标齐射问题,提出一种基于事件触发机制的有限时间一致性协同制导方法,通过事件触发机制减少控制指令生成与通信频次,进而降低了信道负载,提升了通信效率与可靠性。首先,设计了两阶段制导律,第一阶段使各飞行器的中间变量一致性误差收敛至一小区间,第二阶段利用三维比例导引律完成制导。其次,将多飞行器系统制导动力学模型整理为二阶多智能体动力学系统,并通过设计终端滑模面将其降阶为一阶多智能体动力学系统。最后,基于事件触发机制,分别设计了集中式与分布式一致性制导方法。理论分析与仿真结果验证了上述方法的有效性、有限时间收敛性与Zeno现象规避性。