基于固定时间干扰观测器的永磁直线同步电机位移跟踪动态面反步控制

针对存在参数摄动、负载扰动和未建模动态等不确定因素的永磁直线同步电机(PMLSM)位移系统,提出了一种基于固定时间干扰观测器的动态面反步控制方法。首先,通过构造干扰观测器对系统的非匹配不确定项和匹配不确定项进行观测估计,且其观测误差能够在固定时间内收敛于0;其次,将反步控制与动态面控制相结合完成PMLSM固定时间位移跟踪控制器的设计,有效避免了常规反步控制存在的“微分爆炸”问题,并简化了系统控制器的设计过程。理论分析表明,PMLSM位移系统在本文所提控制方法的作用下能够在固定时间内收敛。最后,与其他控制方法进行了仿真对比研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。

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。

四旋翼飞行器的固定时间轨迹跟踪控制

针对具有外界干扰和自身建模不确定性的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,提出一种新型固定时间收敛的反演跟踪控制算法。首先,使用二阶固定时间干扰观测器对内外部混合扰动进行估计得到扰动估计值;然后,根据四旋翼飞行器的平移运动学和旋转运动学设计了可以保证位置与姿态子系统固定时间稳定收敛的新型控制器,使用固定时间命令滤波器避免了传统反演控制中的“微分爆炸”问题,设计误差补偿系统来减小滤波器误差对系统的影响,并利用Lyapunov稳定理论证明了系统的稳定性;最后,通过Matlab仿真验证了所设计方法的有效性和优越性。

基于固定时间滑模干扰观测器的AUVs事件触发编队控制

研究多自主水下机器人(AUVs)编队控制过程中存在外部未知扰动、模型参数摄动和节约控制器传输网络能耗的问题,提出一种抗扰动的固定时间相对阈值事件触发编队控制方法.首先,给出自适应固定时间积分滑模干扰观测器(AFISMDO),在固定时间内用来估计系统的复合扰动;其次,基于所设计的AFISMDO,将非线性滤波器引入到反步算法中,解决反步法多次微分求导造成计算量大的问题;然后,为了节约网络传输资源,降低控制器能耗,将相对阈值事件触发机制引入到多AUVs编队控制中,结合虚拟轨迹概念,设计固定时间分布式编队控制器,使得闭环系统是固定时间收敛的,且系统收敛时间仅取决于控制器设计参数,并通过理论推导排除Zeno现象.仿真实验结果表明,所设计的控制器是合理有效的.

带有执行器故障的多水面船固定时间分布式滑模协同控制

针对未知环境干扰、未知执行器故障等多水面船协同控制问题,提出一种带有执行器故障的多水面船固定时间分布式滑模协同控制方法,可保证协同控制系统的全局固定时间的稳定性.首先,设计一种固定时间干扰观测器,用于估计集总扰动(包括未知环境扰动和未知执行器故障);其次,引入固定时间非奇异快速终端滑模面,可有效地消除系统的奇异性,改善系统的抖振;然后,提出一种基于固定时间非奇异快速终端滑模面和固定时间干扰观测器的分布式容错控制器,使得收敛时间上界与系统初始状态无关;最后,通过仿真实验验证所提出控制律的有效性.

基于改进协同控制的双向直流变换器控制策略研究

针对燃料电池/锂电池/超级电容混合动力汽车用变换器控制,提出一种基于固定时间干扰观测器的改进协同控制策略,以实现锂电池电流的跟踪,确保直流母线电压的稳定性、鲁棒性及抗干扰性能。首先,根据非隔离变换器的拓扑电路推导出变换器的数学模型并进行参数选择,为后面的协同控制算法分析建立基础。其次,引入了协同控制算法对变换器的IGBT进行占空比控制。然后,基于变换器系统总干扰引入了固定时间干扰观测器并对宏进行改进以获得更好的控制效果。最后,在MATLAB/Simulink环境下搭建了燃料电池汽车整车模型,选取国际标准工况在整体系统中进行了仿真实验验证,通过与其他算法对比验证了所提控制策略的有效性。

输出受限的不确定非线性系统的自适应固定时间控制

针对具有非对称输出约束和外界干扰的不确定非线性系统,提出自适应固定时间反步控制策略.首先,采用非对称障碍Lyapunov函数处理系统的输出约束问题;其次,通过构造固定时间干扰观测器估计外界干扰,设计自适应固定时间滤波器,解决传统反步控制的“计算爆炸”问题,通过自适应律估计虚拟控制输入导数的未知上界;再次,基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统在固定时间内有界稳定且输出保持在约束范围内;最后,通过永磁同步电机的仿真验证所设计的控制策略的有效性.

基于FTDO的RLV再入段鲁棒容错姿态控制

针对可重复使用运载器(RLVs)再入过程中的不确定、舵面失效及饱和的容错控制问题,提出了一种基于固定时间干扰观测器(FTDO)结合辅助抗饱和系统的反步控制策略。首先,设计一种基于超螺旋理论的固定时间干扰观测器,除保证对系统中干扰、不确定和舵面失效作用的准确估计外,还能有效提高对变频干扰的估计精度。其次,针对RLV再入时舵面易发生饱和故障的问题,设计辅助补偿系统以使舵面尽快退出饱和状态。仿真结果表明,该容错控制方法有效解决了舵面的部分失效及饱和问题,对干扰和不确定有较强的抑制作用,能够提高RLV再入段姿态控制系统的控制精度和鲁棒性能。

全状态受限的高超声速飞行器的预定性能滤波反步控制

针对气动参数不确定和状态受限的高超声速飞行器的稳定跟踪控制问题,提出基于固定时间干扰观测器的预定性能滤波反步控制策略。首先,在反步控制的每一步中引入障碍Lyapunov函数,保证系统状态满足预先设定的约束要求。其次,设计固定时间干扰观测器对综合不确定进行估计;同时,构造新型的一阶滤波器避免传统反步控制的"计算爆炸"问题。再次,基于Lyapunov稳定性理论证明输出跟踪误差有界且状态满足约束要求。最后,通过对比仿真验证控制策略的有效性。