具有非光滑Lyapunov函数控制系统的反馈控制器设计及仿真

研究了Lyapunov函数为一类非光滑函数——极大值函数时,控制系统反馈控制器设计中的数值计算问题,并给出了对系统进行分段常数反馈控制的具体实现方法和步骤.仿真实验结果表明了该控制方法的可行性和有效性.

弱形式方程中分片函数奇异性的光滑化分析

研究弱形式方程中的分片光滑函数因求导数出现的奇异性问题,意在为得到离散格式时正确处理这一问题提供依据．在不改变拟合性质的情况下,将分片函数光滑化,则分步积分公式仍然有效．通过光滑后的函数讨论其积分的性质,总结出了几条计算规则,文中的典型例子说明这些计算规则是合理而有效的．

分片C^2凸函数Moreau-Yosida逼近的分片光滑性质

对分片 Ｃ２凸函数的 Ｍｏｒｅａｕ－Ｙｏｓｉｄａ逼近研究了它的梯度性质，引进了序列常秩约束条件，在此条件下证明了梯度函数具有分片光滑性质．

分片光滑系统中一类具非初等奇点的擦边闭轨分支

文章应用平面分片光滑近哈密顿系统的一阶Melnikov函数方法,主要研究一类具有非初等奇点的擦边闭轨附近的极限环分支问题.

一类非光滑优化及其在控制系统稳定化中的应用

研究一类来自控制系统稳定化中的非光滑优化问题.考虑Lyapunov函数是非光滑的,特别是有限个光滑函数的极大值函数.建立了相应的非光滑优化模型,进一步导出了这类非光滑优化的KKT系统,然后基于非线性互补函数将此KKT系统转化成一个非光滑方程组,最后分别用广义牛顿法和光滑化牛顿法求解此非光滑方程组,使得此类稳定化设计可以具体实现.

函数沿圆曲线Radon变换的奇性

对于一类分片光滑函数,获得函数的奇性与沿上半圆的Radon变换奇性的关系,并由函数沿上半圆Radon变换的奇性反演出函数的奇性.给出奇性反演的公式和例子.

欠驱动两杆机器人的统一控制策略和全局稳定性分析

针对包括Acrobot和Pendubot在内的欠驱动两杆机器人,提出了一种统一的运动控制策略.欠驱动两杆机器人的整个运动空间分为两个区域:摇起区和平衡区,并对这两个区域分别设计控制律.首先,在摇起区,应用一种基于弱控制Lyapunov函数(Weak-control Lyapunov function,WCLF)的控制方法,来增加系统能量和控制驱动杆的姿势.其次,为了避免奇异值的出现,选择弱控制Lyapunov函数中的一个参数为系统状态空间的非线性函数.然后,通过系统状态调节基于弱控制Lyapunov函数的控制律中的另一个设计参数,来改进系统控制效果.使用弱控制Lyapunov设计的摇起区控制律,可基于最大不变集原理保证其稳定性;而机器人离开摇起区后,利用非光滑Lyapunov函数(Non-smooth Lyapunov function,NSLF)来保证其稳定.最后,结合WCLF和NSLF保证了控制系统的全局稳定.

Acrobot控制器设计与全局稳定性分析

提出一种基于非光滑Lyapunov函数的Acrobot控制器设计和全局稳定性分析方法．基于三个Lyapunov函数分别设计了三种控制规律,用米增加Acrobot的能量和保持合适的姿态,使Acrobot摇起并稳定在垂直向上的不稳定平衡点．应用LaSalle不变原理和非光滑Lyapunov函数理论,保证了Acrobot在整个运动空间的全局稳定性．仿真结果证明了该方法的有效性．

二维切换系统指数镇定问题研究

对于由两个不稳定的线性时不变子系统构成的二维切换系统,利用逐段光滑Lyapunov函数方法研究其指数镇定问题.通过切换面及相应Lyapunov函数的适当参数化,导出了关于可指数镇定性的代数判据,由此得到切换面及Lyapunov函数的求解方法.算例验证了该理论的灵活性与有效性.

混杂系统的一致输入输出对状态稳定性

混杂系统的输入输出对状态稳定性是混杂控制系统领域极富挑战性的课题之一.为了观测混杂系统的状态,本文提出了一类混杂系统的一致输入输出对状态稳定的充分条件,分析了混杂系统的一致输入输出对状态稳定性、光滑Lyapunov函数存在性和状态模估计器存在性三者之间的关系.借助状态模估计器将混杂系统化为受扰动系统,获得了受扰动系统一致输入输出对状态稳定性的结果,并进一步证明了混杂系统的一致输入输出对状态稳定性.

两目标两局中人的混杂微分博弈系统识别域的判别（英文）

混杂微分博弈系统融合了控制工程、数学和计算机等多门学科,其研究无论在理论上还是实际应用中都有很高的价值.本文讨论了两目标两局中人的混杂微分博弈系统的识别域判别问题.首先,利用非光滑分析,讨论两目标两局中人的连续微分博弈系统在分片光滑函数构成的区域上识别域的判别问题,我们得到判别识别域问题可以转化成求解不等式组的解的存在问题.最后,将此结论推广到两目标两局中人的混杂微分博弈系统.本文的创新之处在于,我们解决的是包含两个控制变量的微分博弈识别域的判别问题,而不是包含一个控制变量的微分包含问题.

变时滞随机忆阻器神经网络的同步控制

在实现实际的复杂人工神经网络模型以及大规模集成电路时,随机噪声是不可避免的.因此,随机忆阻器神经网络具有重要的现实研究意义.针对变时滞随机忆阻器神经网络的同步控制问题,基于非光滑分析以及集值映射、随机微分包含的理论,利用Lyapunov函数和基本不等式的方法,设计了一个线性反馈控制器.通过恰当选择控制器增益,实现了随机忆阻器神经网络驱动系统与相应的响应系统之间的指数同步,所得到的结果保守性更小.最后,给出数值例子验证了理论结果的有效性.

分片合并模型树光滑逼近算法

针对已知样本数据建立非线性函数模型的问题,提出了分片合并模型树光滑逼近算法。在区域线性模型树算法的基础上,采用区域分片和区域合并两个算法将输入空间划分为若干子区域,对每个子区域使用线性函数进行逼近,并构建该子区域上的加权函数,生成基函数展开方式的全局表达,从而获得光滑的任意精度逼近结果。分片合并算法使得相同的线性函数可以在非凸甚至非连通的区域上起作用。在参数数量相同的情况下,其逼近精度比区域线性模型树算法有显著提高。仿真结果表明:该算法是解决这类建模问题的有效方法。

一类具有四条分界射线的近哈密顿系统的极限环分支（英文）

应用分片光滑近哈密顿系统一阶Melnikov函数方法,研究一类由四个角形区域合成的全局中心的极限环扰动分支.当扰动项为n次多项式时,给出由中心分支出来的极限环的个数的上下界.

双连杆Acrobot的最优控制

主要研究欠驱动机器人Acrobot的最优控制,讨论控制有无约束两种情形下时间三类性能指标的最优控制问题.首先引进一种非线性等价变换,将系统转换为另一种易于设计控制律的形式,然后由极小值原理建立了最优控制律.在证明了双连杆最优控制律是一种非奇异控制后,利用拉萨尔定理分析最优控制律下的不变集.控制策略是使用最优控制律驱动系统运动至不变集邻域,该邻域满足可线性化条件时,线性化系统并用线性最优控制律进行控制.切换控制的全局稳定性由非光滑Lyapunov控制函数保证.最后给出了一类性能指标下的仿真结果,并与相关研究结果进行了对比,验证了该方法的有效性和优越性.

非光滑周期扰动与有界噪声联合作用下受迫Duffing系统的混沌预测

考察了一类非光滑周期扰动和有界噪声联合作用下受迫Duffing系统的动力学行为.对于非光滑扰动项,尝试采用Fourier级数展开的方法,得到与原系统等价的光滑系统.在此基础上给出该系统的随机Melnikov函数,由Smale马蹄理论得到系统出现混沌的解析条件,并利用Poincar截面、相图以及最大Lyapunov指数验证了理论结果.

一类非线性系统的非光滑有限时间镇定

研究了一类非线性控制系统的全局有限时间镇定问题.基于Lyapunov函数给出了一种迭代的有限时间控制设计方法.由此得到的有限时间控制器是连续但非光滑的时不变反馈控制器.

具有不连续控制策略的SIQR传染病模型的全局动力学分析

通过引入阈值控制策略,本文研究了一类分段光滑SIQR传染病模型的全局动力学.利用Filippov理论、非光滑Lyapunov函数、广义链式法则和Poincare映射等方法,讨论了无病平衡点、地方病平衡点和伪平衡点的全局渐近稳定性.特别地,得到了感染者数量全局有限时间收敛性结果,揭示了不连续动力系统的本质特征.借助数值仿真方法,阐述了所获理论结果的生物学意义,并为传染病的防控提供理论依据.

切换线性系统稳定性研究进展

切换线性系统的稳定性分析和稳定化设计是近年来研究的热点.为此,对近期关于这一问题研究所得到的主要成果进行综述.首先给出任意切换以及带约束切换两种情况下系统稳定性分析的主要结论;然后给出切换线性系统稳定化中的主要方法;最后简要概述目前切换系统的实用稳定性和有限时间稳定性问题,并就这一领域今后的发展方向进行了展望.