不确定性线性系统的变结构自适应模型跟踪控制

提出了一种适用于不确定性线性系统的变结构自适应模型跟踪控制器设计方法.所设计的变结构控制律包括两部分,即线性控制部分和非线性切换控制部分.考虑到实际问题中,对于有些不确定性系统的系统参数变化比较剧烈且并变化范围的界很难预先估计,在设计控制律时引入了对系统参数变化的自适应算法,进一步增强了系统的适应性和鲁棒性.数字仿真表明了其有效性.

具有理想跟踪特性的多变量变结构模型参考自适应控制

考虑一个广义相对阶为 1的多变量系统之变结构模型参考自适应控制器 ( VS- MRAC)设计问题 ,提出了一种切换控制方案 ,解决了现有多变量 VS- MRAC和多变量模型参考自适应控制 ( MRAC)中两个尚未解决的问题 :1 )使系统跟踪误差的每个分量均满足预先给定的性能指标 ;2 )

具有理想跟踪特性的鲁棒变结构模型参考自适应控制

针对相对阶为１的定常线性被控对象，提出了一种控制增益可切换的鲁棒变结构模型参考自适应控制方案．该方案在对象参数及高频增益符号均未知的情形下，可确保跟踪误差满足预先给定的过渡过程性能指标，即超调量、过渡过程时间和稳态误差．

机器人自适应模型跟踪变结构控制

本文提出了一种机器人自适应模型跟踪变结构控制方案.它具有所要求的瞬态特性,其控制规律以显式的方式给出,而且不需知道系统参数的变化范围,因而适用于多关节的机器人系统.

仿真转台液压伺服系统自适应模型跟踪模糊变结构控制的研究

提出一种液压伺服系统自适应模型跟踪模糊变结构控制的设计方法, 控制量由等效控制分量和切换控制分量所组成。依据理想的滑模特性确定等效分量, 当被控系统存在参数和外干扰不确定的情况下, 根据李亚普诺夫稳定法所求出的切换分量能使其状态到达滑模面并实现滑模运动, 使系统的跟踪误差大范围渐近收敛。采用模糊控制方法使系统在滑模状态下的颤振得到缓减。仿真表明, 该控制方法能得到较满意的结果。

基于自适应模型预测的物伞系统速度跟踪控制

针对空投易碎易爆物品无速度跟踪及速度波动大的问题,提出自适应模型预测控制(model predictive control,MPC)方法对物伞系统速度进行控制跟踪。以线性离散化物伞系统动力学模型为基础,通过迭代法构建速度跟踪预测模型,依据实际需求设计目标函数及约束条件,在自适应MPC控制器内进行优化求解;引入卡尔曼滤波作为状态估计器,让系统具备对自身状态量变化的感知,提供估计状态量给控制器,实现系统整体反馈校正。开展无风条件和有风条件下自适应MPC控制的物伞系统速度跟踪性能研究,结果表明,此控制方法能够实现对期望速度的良好跟踪;在随机扰动下进行物伞系统速度跟踪控制鲁棒性研究,对比分析了自适应MPC方法和PID控制方法的速度跟踪性能,结果表明,自适应MPC控制的物伞系统速度振荡小于PID控制,其具有较强的抗非线性扰动能力,为实现物伞系统速度控制提供了新方法。

理想跟踪准滑模变结构参考模型自适应控制

对一类有界的不确定的非线性动态系统 ,提出了一种基于具有连续函数特性的准滑动模态变结构控制的自适应控制方法。该方法在对象参数未知的情况下 ,利用变结构原理来学习在 L yapunov意义下系统的不确定界 ,从而实现对系统参数未知界的估计 ,并确保跟踪误差满足预先给定的性能要求。仿真结果表明该方法是有效的 。

基于多模型自适应方法的智能汽车路径跟踪控制

路径跟踪控制是智能汽车的一项核心技术,跟踪效果的精确性和在各种路面附着条件下的鲁棒性是该技术的两大关键要素。但汽车动力学模型的不确定性,尤其是轮胎侧偏刚度的摄动使这两者难以同时得到满足。针对这一问题,将多模型自适应理论引入到智能汽车运动控制中处理不确定性系统的控制。首先,推导了多模型自适应控制律,提出了凸包构架下各个顶点的子模型对真实模型的自适应逼近律,并通过李雅普诺夫函数证明了所提出自适应律的收敛能力。在此基础上建立了汽车动力学模型和车辆-路径联合模型,并由多个顶点子模型构建可覆盖汽车轮胎侧偏刚度摄动范围的凸多面体,利用汽车动力学模型求解自适应率,通过车辆-路径联合模型,基于线性二次型方法(linear quadratic regulator,LQR)求解各个顶点的子模型处的反馈控制律,并通过所得出的自适应权重进行加权。基于Carsim/Simulink的联合仿真结果表明,所提出的多模型自适应路径跟踪控制器在保证鲁棒性的同时克服了传统鲁棒控制方法的保守性问题,与基于名义模型的LQR控制器和鲁棒保性能控制器相比,在高附着路面和低附着路面上都可以取得更好的控制效果,很好地解决了路径跟踪控制中精确性与鲁棒性之间的两难问题。最后,通过快速原型测试平台对算法进行了进一步的实验验证。结果表明,所提出的多模型自适应算法实时性良好,具有较好的工程应用潜力。

变输出无模型自适应无人艇艏向控制方法分析

[目的]针对无人艇(USV)艏向控制存在模型摄动、外部干扰等不确定性问题,提出一种适用于USV的改进无模型自适应控制(MFAC)方法。[方法]基于USV艏向控制子系统存在非自衡特性,直接使用紧格式MFAC方法讨论USV的艏向控制子系统在不确定影响下的控制问题。在标准控制准则中引入历史输入项,提出一种变输出紧格式MFAC方法,削弱USV艏向控制子系统中存在的积分作用。最后,开展艏向控制仿真实验以及“海豚IB”小型USV的外场试验验证所提方法的有效性。[结果]结果显示,相比标准紧格式MFAC方法和PID方法,变输出紧格式MFAC方法的USV艏向控制更加稳定。[结论]所做研究可为USV提供一种对环境扰动、模型摄动等影响不敏感、具有较好自适应性及鲁棒性的艏向控制算法。

交流电机无速度传感器矢量控制系统变结构模型参考自适应转速辨识

针对变结构控制在参数变化等不确定因素满足“匹配条件”即变化有界时,具有抗外部干扰和内部参数摄动的鲁棒性,但实际中要确定不确定性参数变化的上下界有一定难度的特点。文中基于变结构控制和自适应控制理论,提出一种新颖的变结构模型参考自适应(VS-MRAS)观测器,用于交流电机无速度传感器矢量控制系统的转速辨识。该法将变结构和MRAS进行有机的整合,利用MRAS对系统参数变化的适应能力实时估算不确定因素变化的边界,以改善磁链观测的准确性,进而提高转速辨识的精度。利用仿真方法,对比分析了带速度检测装置的矢量控制系统、基于MRAS转速辨识的无速度传感器矢量控制系统和基于VS-MRAS转速辨识的无速度传感器矢量控制系统的3种情况下转速和磁链响应的动静态性能。证实该方法提高了转子磁链观测的准确度,改善了转速估计的动静态性能。

基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法研究

为提高农机路径跟踪时的精确性,提出了一种基于滑模变结构的路径跟踪控制算法,并运用滑模变结构算法设计了自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型与线性化二自由度模型,求解出滑模变结构控制器的控制规律。通过在Simulink与CarSim中建立联合仿真模型验证控制器的可行性,结果表明:基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法的车辆作业转弯时横向偏差可控制在0.45m之内,实际行走路径与预设路径基本吻合,较加入预瞄模块的PID控制算法控制精度得到提高,满足自动驾驶农机路径跟踪精度及实时性的需求,可为农机路径跟踪控制的研究提供参考。

基于改进无模型自适应控制的漂浮式海上风机转矩-变桨协调控制策略研究

针对漂浮式海上风机建模困难、频繁变桨造成的严重疲劳损伤等问题,提出一种基于改进无模型自适应控制的转矩-变桨协调控制策略。该策略不依赖漂浮式海上风机的数学模型,通过集成迭代学习控制策略改进无模型自适应控制方法,设计发电机电磁转矩和桨距角作为控制变量的多输入多输出控制器进行协调控制,允许非零度桨距角下风机用做动能缓冲,在平滑输出功率的同时减少变桨动作量。为证明所提出控制策略的有效性,在多种风场景下,与增益调度PI控制等方法进行了对比实验。结果表明:所提出的控制策略使漂浮式海上风机在满足发电功率平稳性的同时减缓了漂浮平台的俯仰运动,可有效降低漂浮式海上风机的疲劳载荷。

基于滑模变结构模型参考自适应的电气无级变速器无传感器控制

针对用于双功率流风力发电系统的电气无级变速器,提出了一种基于滑模变结构模型参考自适应系统观测器的新型无位置传感器控制策略。该方法将滑模变结构(SM)控制与模型参考自适应系统(MRAS)结合,以SM算法替代了传统MRAS算法中的比例积分(PI)环节。文中提出的SM-MRAS控制策略以磁链模型为可调模型,取代了传统的电流模型,简化了控制算法。同时采用了基于转速分段切换方法的改进型SM策略,用于SM-MRAS无传感器控制,减小抖振现象。本文建立了双功率流风力发电系统的实验平台,实验结果验证了提出的SM-MRAS无传感器控制策略对电气无级变速器内转子的有效性,并与传统MRAS控制策略进行了比较。

多变量系统的全程滑态变结构模型跟踪控制

研究了多变量系统的变结构模型参考设计问题，针对同时具有参数摄动和外界干扰的多变量系统提出了一种全程滑态变结构模型跟踪控制方案，使得误差系统从一开始就处于滑动模态上，改善了跟踪误差的瞬态性能和鲁棒性，仿真结果表明了该方法的有效性。

四轮转向汽车的模型跟踪变结构控制

基于预瞄驾驶员模型，针对确定性汽车模型，探讨了四轮转向汽车在一类复杂路面上行驶过程中后轮的最优转向控制规律及整车转向特性。该汽车模型重点考虑了整车的侧向、横摆及侧倾运动。将实际汽车的前后轮胎侧偏刚度及外界干扰视为有界的不确定性参数，采用模型跟踪变结构控制方法，使得不确定的实际汽车模型能够很好地跟踪确定性的最优理论模型。仿真结果表明该方法是可行的，控制系统能够有效地克服参数摄动及外界干扰对系统稳定性的影响。

鲁棒低增益变结构模型参考自适应控制

就对象含未建模动态且其建模部分相对阶大于 1时的变结构模型参考自适应控制( VS- MRAC)系统 ,提出了一种鲁棒低增益变结构控制方案 ,特点是系统变结构律在低增益状态下仍可保证所有辅助误差均在有限时间内收敛到零 ,从而提高了系统跟踪精度 .此外 。

变结构局部模型跟踪控制研究

本文针对线性失配不确定性系统，提出了一种新的模型跟踪概念──局部模型跟踪．基于变结构控制理论，研究了实现此跟踪的系统特定结构和设计方法，并证明了设计中的分离定理以及变结构局部模型跟踪控制系统的最大跟踪能力．本文突破了变结构不变性条件的苛刻限制，大大提高了系统的稳态跟踪特性．

一类不确定线性组合系统的变结构模型跟踪控制

研究了具有参数摄动、外界干扰等不确定因素影响的线性组合系统的模型跟踪控制问题·考虑到互联项在组合系统中不可忽视的重要作用,提出了一种参考模型选择的新思路:在选择参考模型时,根据系统所期望的性能指标,充分考虑各子系统间可能(或应该)具有的相互作用,添加互联项;在假设系统不确定性有界且满足一定匹配条件的前提下,基于Lyapunov方法,给出了系统的一种变结构模型跟踪分散控制律,实现了大系统的全局渐近稳定·该控制律设计简单,计算量小,易于在线实现·数字仿真表明了该算法的有效性·

低增益变结构模型参考自适应控制器设计

就对象相对阶大于 1时的变结构模型参考自适应控制 (VS MRAC)系统提出了一种低增益变结构控制方案 ,主要特点是 :1)系统变结构律在低增益状态下仍可保证所有辅助误差在有限时间内收敛到零 ,从而提高了系统跟踪精度 ;2 )进一步研究了平均值滤波器对系统稳定性的影响 .

高频增益符号未知时的变结构模型参考自适应控制:任意相对阶的控制律设计

讨论被控对象相对阶大于1且高频增益符号未知时的变结构模型参考自适应控制问题,从而将相对阶为1时的结果推广到任意相对阶.首先对关键信号构造监控函数,并在此基础上提出了一种控制信号切换律.进而证明,当被控对象相对阶大于1、高频增益符号未知时,在监控函数的监测下,相关控制信号经至多有限次切换后将停止切换,跟踪误差将收敛到一个残集内,且该残集可通过减小某些设计参数而变得任意小.特别,本文证明,与相对阶为1时相同,当对象相对阶大于1时,若系统的某些初始条件为零,则至多只需要一次切换.