基于观测器的参数不确定非线性系统的模糊鲁棒控制(英文)

对一类非线性系统进行模糊建模及其模糊观测器设计 ,研究了在系统的状态不可测且存在参数不确定的模糊鲁棒控制问题 ,以线性矩阵不等式的形式给出了模糊控制系统具有李雅普诺夫意义下稳定的充分条件 ,最后把所提出的方法应用到倒立摆系统进行仿真 ,仿真结果验证了该控制方法的有效性 .

参数不确定非线性系统的鲁棒镇定与鲁棒跟踪设计

针对参数不确定非线性系统的鲁棒镇定和鲁棒跟踪问题 ,提出了一种基于Lya punov稳定性理论的非线性动态鲁棒控制器设计方法 ,将设计过程分为两步 :第一步是针对标称系统设计使其实现控制目标的控制器 ;第二步是在第一步的基础上 ,进一步设计控制器抑制由于不确定性因素所产生的原系统与标称系统之间的偏差。其优点是在设计的第一步可以直接利用基于精确数学模型建立的非线性控制系统设计方法 。

一类具有时变参数不确定非线性系统的鲁棒控制(英文)

利用李亚普诺夫函数递推设计方法对一类含有未知时变参数不确定和干扰的非线性系统进行了控制器设计 ,所设计的控制器对于所有允许的不确定可保证闭环系统状态一致有界并收敛到一个紧集。文中给出了鲁棒控制器的设计算法及系统稳定的充分条件 ,并讨论了当不确定被看作系统的输入时 ,闭环系统具有 ISS特性。因而 ,本文提出了一种克服不确定造成系统不稳定的方法 ,最后给出了一个仿真算例。仿真结果表明了所设计的控制器的有效性和较强的鲁棒性。

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。

不同重合度下系统参数对人字齿传动非线性动态特性的影响

重合度是反映齿轮副同时参与啮合轮齿对数多少的重要参数。合理选择适当的重合度可以改善传动承载能力并保证传动平稳性,从而提高齿轮传动系统的性能和可靠性。而分析不同重合度下系统参数对系统振动特性的影响,对优化传动系统性能、提高工作效率和降低故障风险具有重要意义。本文将轮齿啮合性能和动态特性相结合,首先,确定人字齿轮系统刚度激励和啮合冲击激励,采用集中参数法建立复杂激励源下的人字齿轮副弯-扭-轴耦合非线性动力学模型;然后,对非线性动力学方程进行消除刚体位移和无量纲化处理;最后,研究了不同重合度下系统参数对系统动态特性的影响。研究表明,当重合度由2.72变为3.08时,齿轮副综合相对振动加速度均方根值均降低达40%左右。可见,增大齿轮副重合度能提高系统的稳定性。此外,随着系统参数变化,增大齿轮重合度能消除系统存在的跳跃现象,并降低跳跃和共振峰的幅值。

非线性不确定变参数系统鲁棒吸引域估计

研究了一类非线性不确定变参数系统的鲁棒吸引域估计问题.基于李雅普诺夫稳定性理论,建立了鲁棒吸引域估计的可解性条件.利用多项式平方和技术,该条件可转化为优化问题,并通过凸优化算法直接求解.相比较传统的吸引域估计算法,避免了未知项相乘导致的双线性问题以及复杂耗时的迭代计算搜索过程.最后,通过数值仿真和对比验证了本文方法的可行性和有效性.

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.

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。

参数冻结精细指数积分法在非线性车桥耦合振动分析中的应用

描述车桥耦合作用的基本问题是一个时变系统问题,且很多工况下需考虑非线性特性,使得该问题难以得到解析解,甚至数值解也可能很复杂.针对该问题的求解,提出了一种参数冻结精细指数积分法,将其应用于车桥耦合动力学模型的数值分析中.该方法结合了精细积分和指数积分特点,并将时变系数矩阵在每一积分步参数冻结,用于获得系统振动响应的数值解.考虑汽车轮胎与桥面的力和位移耦合关系、桥面沥青铺装层、桥梁材料黏弹性和几何非线性特性,建立了车桥耦合动力学模型,并应用参数冻结精细指数积分法对该模型进行了求解.通过与近似解析解、辛Runge-Kutta算法以及经典的Newmark-β数值积分法计算结果进行对比,验证了所提出方法计算结果的有效性和准确性.在此基础上,制作了缩尺车桥耦合系统模型,测试了跨中挠度响应,进一步验证了理论建模和所提算法的有效性和实用性.通过数值计算分析了所提算法的数值特性,结果表明:提出的参数冻结精细指数积分法不仅可以处理时变、非线性问题,且具有良好的数值计算精度和长时间数值稳定性;由于精细积分的特点,参数冻结精细指数积分法的计算时间步长可以取的较大,可有效提高计算效率.因此,所提出的参数冻结精细指数积分法预期可成为求解车桥耦合动力学问题的一种新的高效算法.

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.

非线性广义半马尔可夫跳跃系统的H∞控制

探讨一类非线性广义半Markov跳跃系统的随机稳定性和H∞控制问题。设计新型的Lyapunov-Krasovkii泛函(LKF),用于减少冗余决策变量。同时,引入参数依赖的互凸矩阵不等式(PDRCMI)来降低保守性,保证了非线性广义Markov跳跃系统渐进稳定并满足性能,最后,通过数值算例验证了所得方法的有效性。

考虑多间隙关节和不确定参数机构的非线性动力学分析

以典型四杆机构为研究对象,利用蒙特卡洛算法模拟不确定几何参数与间隙大小的生成,建立含多间隙关节和不确定参数的四杆机构非线性动力学方程,提出一种考虑多间隙关节和不确定参数机构的非线性动力学分析方法。首先,研究了不同情况下间隙关节和不确定参数对机构运动精度的影响,并量化机构运动误差;然后,重点探究了不确定参数、曲柄转速、间隙尺寸和间隙位置对四杆机构分岔与混沌现象的影响。分析结果表明:由于间隙关节和不确定参数的影响,导致了机构运动精度的降低;同时,利用分岔图证明了系统分岔和混沌行为对曲柄转速、间隙尺寸的依赖和敏感性;曲柄转速与间隙尺寸的变化,是导致机构出现分岔与混沌行为的主要因素,不确定几何参数对机构整体分岔现象的影响有限。

基于等值单机非线性模型的多换流器并联直流系统暂态稳定性分析及控制参数整定方法

针对“状态变量多、阶数高”给多换流器并联直流系统暂态稳定性分析带来的困难,提出计及多换流器动态交互的等值单机非线性模型,简化大扰动稳定性分析及控制参数设计复杂度。首先,对每台换流器下垂双环控制中的所有状态变量做等效变换,建立直流系统的等值单机非线性模型;其次,基于等值单机的Takagi-Sugeno(TS)模糊模型刻画出最大估计吸引域,分析系统控制参数设计不合理导致的“小扰动稳定、大扰动失稳”问题;然后,提出基于等值单机的直流系统控制参数整定方法,通过等值单机设计推导系统中每台换流器的控制参数,降低了直流系统控制参数设计的难度,最后,RT-BOX硬件在环实验平台验证等值单机非线性模型及理论分析的准确性。

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.

含有非线性不确定参数的电液系统滑模自适应控制

针对含有非线性不确定参数的电液控制系统,提出了一种滑模自适应控制方法.该控制方法主要是为了解决由于初始控制容积的不确定性而引起的,非线性不确定参数自适应律设计的难题.其主要特点为,通过定义一个新型的特殊Lyapunov函数,进而构建系统的自适应控制器及参数自适应律,并结合滑模控制方法及一种简单的鲁棒设计方法,给出整个电液系统的滑模自适应控制器,及所有不确定参数的自适应律.试验结果表明,采用该控制方法能够取得良好的性能,尤其可以补偿非线性不确定参数对系统的影响.

一类具有不确定参数的非线性相似组合系统的鲁棒控制器设计

针对一类具有不确定参数的非线性相似组合控制系统 ,利用状态反馈精确线性化方法 ,设计出一种鲁棒控制器 .结果表明 ,相似结构确实可以简化组合系统的分析与设计 .最后的算例表明了结果的有效性 .

参数化不确定非线性系统的鲁棒控制

首次用鲁棒控制的方法解决参数化反馈型非线性系统的输出调节问题,利用递推方法设计了鲁棒控制器。所得控制器既能保证所有闭环系统信号的全局有界性,又能使闭环系统输出任意小,其一大优点是能对闭环系统的过渡响应进行分析。

带有非线性不确定参数的线性系统的鲁棒稳定性和鲁棒镇定问题

研究带有非线性不确定参数的线性系统的鲁棒稳定性和鲁棒镇定问题。讨论一种有很强实际应用背景并允许带有二次不确定参数的模型 ,研究该系统的鲁棒稳定性和鲁棒镇定问题。以 L MI的形式给出了判据 ,并举例证明了该方法的优越性。

具有参数不确定性的非线性系统的鲁棒输出跟踪

研究具有非线性参数化的非线性系统的输出跟踪问题．采用时变状态反馈控制律，指数镇定输出跟踪误差，并保证非线性系统的所有状态是有界的．为了实现时变状态反馈控制律，设计高增益鲁棒观测器观测构造该控制律所需要的状态，使得整个闭环系统的输出能渐近跟踪期望输出，且该闭环系统中所有信号都是有界的．

非线性动态系统模型结构确定和参数估计新算法

非线性动态系统模型一般可表示为NARMAX模型的形式,本文对此类模型给出了同时确定模型结构和参数的递推新算法,它基于“新息”理论和一些信息准则,借助于矩阵运算的技巧,将新息计算、结构确定和参数估计巧妙地结合起来,因而计算量小,并能确保得到最优的系统描述,最后用仿真例子验证了新算法的有效性。