考虑执行器性能约束的高速列车容错跟踪控制

针对高速列车受到执行器故障、输出幅值和变化率饱和等执行器性能约束,模型参数不确定性,以及附加阻力干扰等影响下的跟踪控制问题,设计了一种鲁棒容错跟踪控制算法。首先,基于双曲正切函数构造的辅助系统,构建了高速列车的增广速度跟踪控制模型;其次,为避免控制器中出现虚拟控制信号的一阶导数,采用动态面方法并结合自适应控制技术,设计了高速列车的容错跟踪控制器,基于Lyapunov函数对控制器的稳定性进行了分析;最后,对设计的容错跟踪控制算法进行了仿真验证。仿真结果表明,控制输入及其变化率均满足所设置饱和约束的要求;列车运行中的暂态速度和位移跟踪误差分别在0.016 m/s和0.003 m范围内,从而验证了所设计控制器的良好容错跟踪性能。

全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制

针对全方向步行康复训练器应用时元器件发生不可预见的失效情况,提出了非线性鲁棒容错控制器的设计方法,研究了全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制问题.通过在控制器中增加补偿矩阵,无论执行电机是否发生故障,全方向步行康复训练器均能够跟踪理疗师制定的训练路线.构造了能量存储函数和适当的评价信号,基于γ耗散不等式推导得出了鲁棒控制器,使系统的跟踪误差在全局坐标系下达到渐近稳定,且满足非线性L2增益性能指标.仿真结果表明,新的设计方法具有一定的可行性和有效性.

基于人工智能模型的自动容错跟踪控制研究

为了提高多轴运动控制系统的容错性,提出了基于强化学习算法的自动容错跟踪控制方法.该方法适用于工业生产等多代理场景中的故障跟踪控制.设计了新颖的分布式中间估计器,通过修改设计结构来增强估计方法的可行性.设计基于在线强化学习的估计策略来提高估计的性能.实验评估结果表明,提出的方法能实现良好的容错跟踪控制性能.

多伺服电机智能化协调容错轨迹跟踪控制系统设计

针对一类具有执行器、传感器故障的多伺服电机控制系统,设计了相应的多伺服电机智能化协调容错轨迹跟踪控制系统.首先,提出了一种新结构的分布式中间估计器,修改了其设计结构,提高了估计方案的可行性.其次,通过在线强化学习估计策略,可以显著提高估计性能,其核心是自适应切换机制与源故障模式定位功能块的集成,并根据估计值设计了协调容错轨迹跟踪控制器.同时,设计了可视化人机交互操作界面,可将伺服电机的实时位置、速度、相应的位置、速度估计值及控制性能等信息反馈至监控中心.操作人员可随时调节伺服输入,完成任务调整,可有效提升系统实用性.多伺服电机控制系统的实验结果验证了所提方法的有效性及优越性.

一种无人机-无人车编队系统容错控制方法

针对多无人机(UAVs)-多无人车(UGVs)编队控制系统通信链路加性故障问题,提出了一种基于分布式自适应观测器的容错编队控制算法。对四旋翼无人机控制系统和两轮驱动式无人车控制系统进行模型转换,并构造多无人机-多无人车编队控制系统数学模型;基于“虚拟领导者-跟随者”拓扑结构,利用邻接智能体的局部信息设计分布式自适应观测器,实现在通信链路故障下对虚拟领导者状态的观测;基于反步法设计多无人机-多无人车编队控制系统自适应容错编队控制器保证系统的编队跟踪性能。最后,在由3架四旋翼无人机和3辆两轮驱动式无人车组成的编队系统中进行仿真,结果验证了所设计自适应观测器和控制器的有效性。