基于反步设计法的非线性主动队列管理算法

针对网络拥塞问题提出了一种非线性主动队列管理（AQM）算法,设计了一种标注概率可以保证网络的最大传输速率和最小队列长度。通过比较引理和反步设计法设计了非线性输出反馈控制算法,并提出了控制参数的取值范围。在考虑实际网络中往返时间（RTT）与队列长度的函数关系的基础上提出了基于变RTT的非线性网络模型,并设计了新的TCP窗口大小观测器,证明了当标注概率取值范围为0~1时,TCP窗口观测误差渐近地收敛到0。仿真表明,该文基于反步设计法的非线性AQM算法在变化的网络环境下具有较好的鲁棒稳定性,实验中的链路利用率为95.41%,丢包率为0.287%。

基于分块反步设计的飞行器姿态稳定鲁棒控制

采用分块反步设计思想,结合输入状态稳定性理论,获得了一种具有鲁棒性能的飞行器姿态稳定控制方案。该方案可自然地处理姿态耦合问题,实现半全局姿态稳定控制,并对外部扰动具有鲁棒性,可直接应用在燃气动力的情况。对某空间飞行器的姿态控制系统进行了数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。

Lotka-Volterra捕食系统的反步控制设计

通过反步设计方法,研究了Lotka-Volterra捕食模型的全局稳定化问题,得到了使闭环系统在正平衡点处全局渐近稳定的控制规律,其控制效果通过了数值模拟的验证.

基于汽车纵向动力学的防追尾控制方法设计

为避免汽车发生追尾事故,设计了一种基于汽车纵向动力学模型的防追尾控制方法。①通过分析汽车的制动过程,建立安全距离的数学模型,得到动态的预警距离和危险距离;②为使汽车保持安全距离,基于汽车纵向动力学建立了系统的整体模型,利用李雅普诺夫稳定性理论,结合动态的预警距离和危险距离,使用反步法设计控制方法,使得系统渐进稳定;③通过实验验证得出结论,所设计的控制方法可使汽车较好地跟踪期望速度以及期望位移,并且自车在制动过程中与前车的相对距离始终大于危险距离,保证了两车的安全,从而实现汽车防追尾的设计目标。

基于参数辨识的比例阀非线性摩擦自适应补偿控制方法

针对直动式比例换向阀在实际运行工况中受到非线性摩擦干扰的问题,从基于模型的摩擦补偿角度出发,提出了一种基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法。首先,采用受力分析法,推导了直动式比例换向阀的运动学方程,并使用斯特里贝克(Stribeck)摩擦模型描述了系统中受到的摩擦干扰的特性;然后,采用反步方法及李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,设计了自适应控制器,结合遗传算法,解决了参数自适应律中存在的参数耦合问题,并利用MATLAB软件对摩擦名义模型参数的在线辨识精度进行了测试;最后,搭建了比例阀特性实验测试平台,进行了直动式比例换向阀阀芯位置的跟踪响应测试,根据仿真结果,对基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法的摩擦补偿及控制效果进行了验证。研究结果表明:在基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法的控制下,阀芯位置跟踪响应误差可自动调整到1%以内;基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法可以在基于较高精度在线参数辨识及自适应优化控制器参数的情况下,有效地消除直动式比例换向阀实际运行工况中的摩擦干扰,并对比例阀阀芯进行状态反馈自适应控制。

一类不确定非线性系统的动态面输出调节方法

针对一类由线性中性稳定的外系统驱动的具有未建模动态和外界扰动的非线性不确定系统的输出调节问题,结合动态面控制法和内模原理提出一种具有动态面控制的设计方法。根据非线性输出调节问题可解的必要条件,运用状态变换和标准内模将输出调节问题转化为镇定问题。运用动态面控制法将一阶滤波器引入反步设计中,避免了反步设计中所存在的"膨胀项"。引入具有误差的内模方程,根据外系统信息设计出控制律镇定闭环系统。仿真结果表明,得到的控制器能够实现闭环系统的信号全局最终有界且跟踪误差在期望的任意精确度范围内。

非线性参数化系统的鲁棒自适应控制器的设计和仿真

本文介绍了针对单摆模型,这个非线性参数化系统的鲁棒自适应控制,给出了参数自适应律和控制律,使得单摆模型很快跟踪上参考信号,且系统内各变量都全局有界。

考虑执行器饱和约束的非光滑船舶航向控制器设计

针对由航向舵工作范围受限引起的饱和约束下船舶航向控制问题,基于非线性系统反步设计思想,结合Filippov微分包含及非光滑系统Lyapunov稳定性理论提出了1种非光滑反馈控制律设计方法。在考虑航向舵执行机构动态的前提下,利用该方法可获得Lipschitz连续的非光滑反馈控制律,并可实现船舶航向控制系统全局渐近稳定性。数值仿真结果验证了该非光滑设计方法的有效性。

基于Lyapunov方法的电网不对称故障下VSC-HVDC系统控制

为消除交流侧系统发生不对称故障时对VSC-HVDC的影响,提出一类Lyapunov渐近稳定控制策略。通过建立电网不对称故障下VSC-HVDC的dq正负序数学模型,分析负序分量对系统功率传输的影响;为消除传输过程中的二倍频功率波动,应用Lyapunov理论设计基于功率补偿的外环控制策略,扩大系统稳定范围;为解决传统PI控制结构动态响应性能不佳问题,利用反步变结构方法设计可计及不确定因素的内环电流控制策略,提高系统动态响应性能。基于Matlab/Simulink环境,对VSC-HVDC系统受端侧发生两相接地故障的工况进行仿真,结果表明所提控制结构能有效抑制二倍频功率波动,控制性能良好。

基于干扰观测器的盾构推进系统非线性控制

为了提高盾构推进系统在复杂地质中进行隧道掘进的精度和稳定性,提出1种基于干扰观测器、同时考虑推进液压系统中的模型不确定性和外部干扰非线性控制算法。建立推进系统的动力学模型,并通过反步设计法的李雅普若夫方程证明控制系统的稳定性。通过MATLAB和AMESim联合仿真以及MATLAB Simulink实时系统下的实验验证控制算法的有效性。研究结果表明:相比于传统PID控制算法,本文提出的控制算法的控制精度和抗干扰能力均有较大提高。

高阶不确定系统的自适应跟踪控制

针对一类未知控制增益的不确定非线性系统,提出了一种自适应跟踪控制方法.文中的不确定性包括时变和时不变参数.基于反步设计法,提出了一种新的自适应控制方法.该方法不采用饱和控制,能保证跟踪误差收敛于零.提出了一个仿真例子,仿真结果说明了该方法的有效性.

严格反馈非线性系统基于事件触发的自抗扰预设有限时间跟踪控制

研究一类严格反馈非线性系统基于事件触发的自抗扰预设有限时间跟踪控制问题.采用反步法并结合自抗扰控制技术、预设性能及有限时间控制方法,提出了一种基于事件触发的自抗扰预设性能有限时间控制策略,并给出了控制器的设计方法.该方法在每一步的递推设计中使用自抗扰技术的扩张状态观测器来估计系统中的未知项,同时使用跟踪微分器来估计虚拟控制的导数从而避免微分膨胀.它可以保证系统输出在一个任意给定的停息时间内以预先设定的精度跟踪参考信号,并且闭环系统中的所有信号是有界的.事件触发机制的使用,使得控制输入不再持续更新,节约了通信资源.仿真验证了本文方法的有效性和优越性.