不确定非线性系统快速终端滑模控制

针对界未知的非匹配不确定非线性系统轨迹快速跟踪控制,设计非线性干扰观测器(NDO)的反演自适应终端滑模控算法。首先设计子系统干扰观测器来确定界未知非匹配项补偿量,并结合子系统的Lyapunov函数求出反演控制中虚拟控制律,并运用指令滤波器解决虚拟项求导所带来的微分膨胀缺陷;再设计系统的非奇异快速终端滑模面并给出建模误差不确定性的自适应律,继而求出系统总控制律以确保总闭环系统有限时间全局渐近稳定;最后机器人动力学仿真案例表明,所设计的控制器能实现对指定轨迹的快速稳定跟踪,控制量光滑弱抖振,并对非匹配干扰具有较强的鲁棒性。

参数不确定连续系统的预见重复控制器设计

针对一类参数不确定连续时间系统,本文提出一种具有预见补偿的重复控制器.首先,引入重复控制器,采用预见控制理论中误差系统的方法,构造出包含未来目标值信号信息的扩大误差系统,将原系统的预见重复控制问题转化为扩大误差系统的反馈控制问题;然后,针对扩大误差系统,利用Lyaounov方法和线性矩阵不等式技巧给出闭环系统渐近稳定的条件.并基于此,设计预见重复控制器.最后,数值仿真表明本文结果的有效性.

基于预见与PI补偿的不确定非线性系统鲁棒滑模控制

针对一类匹配不确定非线性连续时间系统,本文提出一种具有预见与PI补偿的鲁棒滑模控制设计方法.首先,为提高系统的跟踪性能和鲁棒性,在常规的滑模控制基础上,引入前馈预见与PI控制器.然后,通过增加扩展系统状态变量方法,构造一个包含可预见的目标信号的不确定增广系统,并将控制器的设计问题转化为增广系统的稳定性问题.在此基础上,针对标称增广系统,应用最优控制原理,设计最优预见PI控制器;针对不确定增广系统,应用变结构控制方法,设计最优预见PI滑模控制器,实现不确定系统的鲁棒调节.所得结果推广和包含了已有文献中的一些结果.最后,数值仿真验证所提方法的有效性.

非线性变结构不确定连续系统的反馈控制

针对具有变结构且对象未知的单输入单输出的非线性系统模型的特点,基于自适应模糊,提出了一种具有投影功能的新型"扩张状态观测器".该方法能有效跟踪变结构非线性系统的各阶状态变量,拓宽了非线性状态误差反馈控制器和自抗扰控制器的应用范围,同时给予了稳定性证明.最后,通过数值仿真验证了方法的可行性和有效性.

多输入多输出非线性不确定系统连续高阶滑模控制

针对一类MIMO非线性不确定系统,提出一种新的连续高阶滑模控制算法.引入状态反馈使得系统高阶滑模控制问题等效转换为多变量不确定积分链的有限时间稳定问题,首先针对标称系统设计有限时间到达连续控制律,实现系统状态快速收敛,然后采用多变量非解耦形式超螺旋算法克服系统不确定性,实现鲁棒性,最终使得系统控制作用连续、滑模抖振得以大大抑制.基于二次型Lyapunov函数证明系统的有限时间稳定性.针对三阶不确定系统有限时间稳定和气垫船圆形航迹跟踪问题分别进行了仿真,验证了所提算法的有效性、鲁棒性.

非线性不确定微分系统的期望稳定性

现实问题中,系统会受到外界因素的干扰,如果受到的干扰因素是不确定的,可以用不确定微分系统来解决.稳定性是微分系统研究中的一个基本概念,对有些系统来说干扰因素的影响不大,而有些却产生显著的变化,文章研究三类非线性不确定微分系统,分别给出非线性不确定微分系统依期望稳定的判定条件,并给出证明过程.

不确定噪声下基于轴对称盒空间滤波的非线性系统状态估计

针对不确定噪声下的非线性系统状态估计问题,本文提出了一种基于轴对称盒空间滤波的状态估计方法.首先,利用轴对称盒空间包裹线性化过程带来的误差项,将状态函数线性化误差轴对称盒空间与噪声轴对称盒空间求取闵可夫斯基和,得到干扰误差轴对称盒空间;随后,利用状态量、线性误差和测量噪声的轴对称盒空间的闵可夫斯基和,得到系统状态预测集;进而,利用轴对称盒空间边界正交的性质,将盒空间拆分为多组超平面,构造测量更新的约束条件并得到集员包裹.本文所提方法相比传统的椭球滤波方法而言,降低了算法的复杂度,减少了包裹状态可行集和线性化过程带来的冗余,获得了更加紧致精确的系统状态集.最后,采用非线性弹簧–质量–阻尼器系统验证了本文所提算法的有效性.

一类不确定连续状态非线性大系统的鲁棒分散控制

针对状态可测的一类不确定连续状态非线性大系统的鲁棒分散控制问题,采用T-S模型对其进行建模。根据李雅普诺夫稳定性理论及大系统分散控制理论,基于线性矩阵不等式(LMI),利用分散化并行分布补偿(PDC)的方法设计控制器,给出了保证该模糊大系统闭环渐近稳定的充分条件。

一类具有凸多面体不确定性的非线性变参数系统鲁棒H_(∞)控制

针对具凸多面体不确定性的非线性变参数(NPV)系统,本文研究了其非线性鲁棒H_(∞)控制问题.基于Lya-punov稳定性理论和多项式平方和(SOS)方法,对该系统设计了非线性鲁棒状态反馈镇定控制器.在此基础上,进一步考虑存在外部扰动情形,给出相应的非线性鲁棒H_(∞)控制可解性条件.该条件以状态和时变参数依赖的线性矩阵不等式形式(LMIs)给出,可借助凸优化工具进行有效检验.最后,通过数值仿真验证了所得方法的有效性和优势.

一类非线性不确定连续系统的时滞独立型模糊双曲保成本控制

This paper develops delay-independent fuzzy hyperbolic guaranteed cost control for nonlinear continuous-time systems with parameter uncertainties. Fuzzy hyperbolic model (FHM) can be used to establish the model for certain unknown complex system. The main advantage of using FHM over Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model is that no premise structure identification is needed and no completeness design of premise variables space is needed. In addition, an FHM is not only a kind of valid global description but also a kind of nonlinear model in nature. A nonlinear quadratic cost function is developed as a performance measurement of the closed-loop fuzzy system based on FHM.Based on delay-independent Lyapunov functional approach, some sufficient conditions for the existence of such a fuzzy hyperbolic guaranteed cost controller via state feedback are provided. These conditions are given in terms of the feasibility of linear matrix inequalities (LMIs). A simulation example is provided to illustrate the design procedure of the proposed method.

非对称约束下非线性系统的有限时间控制

针对具有非对称输出约束和外界干扰的非线性不确定系统,提出了基于固定时间干扰观测器和非对称障碍函数的有限时间控制策略。首先,采用非对称障碍函数处理系统的输出约束问题,保证输出满足约束条件;其次,通过构造固定时间干扰观测器对外界干扰进行估计,且估计误差在固定时间内收敛到零;再次,基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统在有限时间内有界稳定且输出满足约束条件;最后,通过永磁同步电机的仿真实验验证了所设计的控制策略的有效性。

不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识

在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。

非线性MIMO系统线性化解耦的一种新方法(Ⅰ)——连续时间系统

给出用神经网络（ Ｎ Ｎ）α阶积分逆系统实现连续非线性 Ｍ Ｉ Ｍ Ｏ 系统线性化解耦的方法。 Ｎ Ｎα阶积分逆系统由一个静态神经网络加若干积分器构成，将其串联在原系统之前，原系统则解耦成若干个相互无关的 Ｓ Ｉ Ｓ Ｏ 伪线性积分系统。理论分析与仿真结果表明，对于精确模型未知的较一般的非线性 Ｍ Ｉ Ｍ Ｏ 系统，所给出的方法均能实现有效的线性化解耦，且结构简单，易于工程实现。

非线性连续转子轴承系统碰摩故障动力学行为研究

采用有限元法建立碰摩故障转子系统的连续模型,考虑了转子的回转效应、剪切效应、惯量分布效应、横向扭转以及系统结构的几何参数等重要影响因素,使模型更为具体化,避免系统参数选取的随意性。采用Newmark-β法对文中连续模型的碰摩故障问题进行动力学求解,发现由于不同参数变化的影响,系统的碰摩故障响应特征呈现非常丰富的非线性现象。本模型考虑了更多影响因素,使计算结果更趋于问题实际情况,也使计算结果的特征更为丰富,其结果可以为复杂转子系统的非线性动态设计、故障诊断以及设备的安全运行提供更为准确合理的理论参考。

连续非线性系统的神经网络α阶逆系统控制方法

对连续非线性系统，采用连续系统的设计方法，利用神经网络对非线性函数的逼近能力加上用来表征系统动态特性的若干积分器，构造工程上可实现的原系统的神经网络α阶逆系统（将α阶逆系统直接与原系统串接，构成α阶积分伪线性复合系统），并对α阶积分伪线性复合系统设计线性控制器，实现对原非线性系统的有效控制．仿真结果表明，该方法适用于较一般的线性、非线性连续系统，且结构简单，易于工程实现．

一类含不确定因素的非线性系统鲁棒跟踪

讨论了在木材工业计算机集成制造系统中抽象出的一类含不确定因素的非线性系统的鲁棒渐进跟踪问题 ,其中的未知参变量是时变的 ,且取值于一紧集Ω上。当未知参变量以线性和非线性形式出现时 。

非线性不确定状态时滞系统的鲁棒H_∞滤波

研究含有状态时滞的非线性不确定性系统的鲁棒H∞滤波器设计问题,其中系统的参数不确定性是时变和模有界的,非线性的扰动受有界条件约束.针对连续系统和离散系统两种情况,分别选取合适的Lyapunov函数分析了使滤波系统渐近稳定,且从噪声输入到误差输出的传递函数的H∞范数小于指定上界的充分条件,然后通过两个代数Riccati方程的正定解参数化表示了该滤波器.滤波器的设计过程和结构均是与状态时滞的大小、非线性扰动以及不确定性参数无关的.

不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类具有一般不确定性的非线性系统（包括非线性不确定性、有界干扰、时变参数等），利用递推设计方法，设计了一种新的用于输出调节的鲁棒自适应控制器．该控制器对非线性不确定性和有界干扰具有鲁棒性，并能保证闭环系统信号的全局有界性．其优点是对不确定性的知识要求较少．仿真实例表明，设计的鲁棒自适应控制器具有满意的控制效果．

具有非线性不确定参数的电液伺服系统自适应backstepping控制

针对电液伺服系统中存在非线性不确定参数的问题,提出了一种采用积分型Lyapunov函数的自适应backstepping控制方法.首先定义积分型Lyapunov函数,将电液伺服系统中的非线性不确定参数转化为线性表示;然后逐步递推设计backstepping控制器,同时在控制律中加入阻尼项,从而补偿外界干扰对控制性能的影响;基于Lyapunov稳定性方法,设计了参数自适应律,并且在自适应律中引入充分光滑投影算子,实现对电液伺服系统中不确定参数漂移的抑制作用.搭建了AMESim与MATLAB的联合仿真平台,对所设计的自适应backstepping控制器进行仿真,作为对比,设计了不带有非线性参数估计的自适应backstepping控制器和PID算法.仿真表明,本文所设计的控制器具有良好的跟踪性能和补偿非线性不确定参数变化的能力.

基于扩张观测器的非线性不确定系统输出跟踪

针对一类非线性不确定系统,设计出一种高增益扩张观测器,该观测器具有抗干扰性,可用于观测信号的n阶导数.在此基础上设计了一种控制器,使得跟踪误差及其各阶导数在不确定及扰动存在的情况下仍能迅速收敛.仿真结果表明,这种控制方法对于非线性不确定系统具有良好的控制效果.