欠驱动无人艇的全局时变反馈镇定控制

欠驱动水面船舶的镇定控制大多采用切换控制的方法,对该问题的研究普遍存在需要角速度持续激励的问题,时变控制可以有效解决该问题,但时变系统存在构造李雅普洛夫函数的困难,为此提出了一种时变状态变换,并基于反步法构造了该系统的李雅普洛夫函数,从而设计了一种全局时变反馈镇定控制器,取消了对初始条件角速度不能为零的约束。仿真结果验证了所提出方法的有效性。

基于干扰观测器的弹药传输机械臂非线性连续时变反馈控制

针对弹药传输机械臂在工作过程中由于受到基础振动干扰和负载不确定性的影响,存在定位精度低、定位速度慢的问题,以结构和工作原理相同的实验用原理样机为对象,提出一种基于干扰观测器扰动补偿的非线性连续时变反馈控制方法。该方法在控制律形式上类似比例微分(PD)控制,但其中比例和微分系数取决于系统Lyapunov函数,是系统误差变量的可微函数。为消除基础振动干扰和负载不确定性带来的非线性影响,采用一种有限时间非线性干扰观测器设计补偿环节。实验结果表明,基于观测器的扰动补偿可以将机械臂的定位时间由2.18 s缩短到1.32 s,缩短了39.4%;在所有基础振动干扰和不同负载的实验工况下,新控制方法都可以快速、稳定、精确地完成控制目标,验证了算法的有效性。

高超声速飞行器指定时间时变高增益反馈跟踪控制

研究了高超声速飞行器控制通道存在未知环境干扰时的指定时间跟踪控制问题.基于高超声速飞行器的输入输出线性化模型,借助参量Lyapunov方程的一些性质,设计一种光滑、有界的时变高增益控制律.相比于现有的高超声速飞行器有限/固定时间控制方法,该算法不会出现抖振现象,同时收敛时间不依赖于初始状态且可以事先设定.当高超声速飞行器存在未知的有界环境匹配干扰时,该控制器能使高度和速度在指定时间跟踪上参考信号.仿真结果验证了方法的有效性.

输入饱和下水面舰艇的时变编队控制

在多艘水面舰艇编队控制中,为了弥补较强的不确定性,并降低控制器对系统信号的测量负担,提出水面舰艇编队的时变控制设计方案。首先,通过引入光滑函数来处理饱和约束,同时通过构造含有时变增益的状态变换,将原系统的跟踪控制问题转化为一个新的时变系统的镇定问题。然后,结合向量反推控制设计方法,给出时变反馈控制器的显式形式,保证闭环系统所有信号都有界且所有跟随船以期望的时变编队队形渐近跟踪到领导船。最后,仿真算例验证理论结果的有效性。

时滞不确定多变量反馈时变系统的鲁棒稳定化

用矩阵测度和时滞微分不等式研究了具多时滞的不确定多变量时变系统 ,给出了在多变量时变反馈控制律作用下 ,系统指数渐近稳定和BIBO稳定的判别准则 ,并推广和改进了前人的工作 .

叠加激励下的时变时滞反馈减振控制

时滞动力吸振器是一种将时滞反馈力作为主动控制力的主动吸振器。当系统受单个激励力作用时,时滞动力吸振器能够对系统的振动响应起到很好的控制效果,但当多个频率不同的激励力同时作用时,时滞动力吸振器的控制效果并不明显。针对上述问题,文中提出了"等效频率"概念和时变时滞反馈控制方法。通过计算激励力的等效频率,据此对时滞反馈控制力进行实时调整,使时滞动力吸振器可以对多个同时作用的激励作出有效应对,从而有效控制主系统的振动响应。文中首先利用精细积分法,将系统振动微分方程变为精细积分方程形式,以此将连续时间区间上的多个同时作用的激励力变为各个离散时间区间内与叠加激励具有相同作用效果的正弦激励力;然后计算得出离散时间区间内正弦激励力的频率,并根据计算结果调整时滞动力吸振器参数与系统参数,据此计算各时间区间内的时滞反馈控制力;最后,以二自由度时滞动力吸振器减振模型为例,以主系统的各项振动响应为仿真对象,对主系统振动响应的时域进行仿真研究。研究结果表明,比于定值时滞反馈动力吸振器控制,在时变时滞反馈动力吸振器控制下,主系统振动位移、振动速度与振动加速度分别减少了96.4%、95.9%和97.1%,说明在时变时滞反馈控制下,结构主系统的振动响应得到了有效的控制。

非完整向量幂式系统的光滑时变指数镇定(英文)

研究非完整向量幂式系统的镇定问题 .通过引入一个辅助状态变量 ,此类系统可被转换成一个线性时变系统 ,由此可得到具有指数收敛率的光滑反馈控制律 .该方法优点是控制律光滑并且设计过程简单 ,系统每个状态的收敛率可被事先确定 .仿真结果表明了该方法的有效性 .

减执行器水面舰船系统的光滑时变指数全局镇定

已知减执行器水面舰船系统不能由连续时不变反馈控制律镇定 .本文对减执行器水面舰船系统提出一种具有指数收敛率的光滑时变反馈控制律 ,使得闭环系统被全局镇定 .该方法反馈控制律设计简单 ,并且所有状态的收敛率可以事先确定 .

利用反馈神经网络对非线性连续系统进行实时建模

利用时变反馈神经网络的概念及二维线性连续 离散型系统的理论给出了非线性连续系统的一种实时建模方法.理论及仿真实验结果均表明,这种实时模型能够任意逼近非线性连续系统.

欠驱动船舶的光滑时变全局渐近镇定

研究了欠驱动船舶的镇定问题。首先,通过恰当的坐标变换将整个动态系统转换成级联结构的非线性系统;其次,利用backstepping使得最后要镇定的问题变成一个3阶链式无漂移系统的镇定;再次,设计了光滑时变的反馈控制律,使系统全局渐近稳定到期望的平衡点。文章的设计方法是系统的,采用的技术都是现有的一些方法,主要是Lyapunov分析、级联方法、backstepping和坐标变换。仿真结果表明了该方法的有效性。

基于时变增益的临近空间飞行器鲁棒控制

临近空间飞行器具有多输入多输出、非线性、强耦合及参数不确定等特点,针对传统滑模控制方法应用于临近空间飞行器模型时存在的控制抖振问题,设计了一种可削弱控制抖振的非线性鲁棒控制方法。该控制方法利用滑模控制设计思路,针对速度及高度输出,结合动态逆方法分别设计解耦滑模面,同时利用Lyapunov稳定性概念设计时变的反馈增益,代替传统滑模控制方法中不连续的符号函数,有效的削弱了控制量抖振。仿真结果表明,该方法能够在削弱控制量抖振的同时,达到良好的跟踪性能和鲁棒性能,具有较好的应用价值。

一类控制系数有界的时变非线性系统的自适应鲁棒控制

针对一类带有有界控制系数和有界扰动的时变参数严反馈非线性系统,将Nussbaum函数增益及光滑投影算法与自适应逆推设计工具相结合,提出一种自适应鲁棒非线性控制方案.在此方案中无需知道控制系数的符号,以及时变参数和扰动的界.借助Lyapunov函数及相关引理证明了所设计的自适应鲁棒非线性控制器能保证闭环系统中的所有信号全局一致有界.可以通过恰当地选取设计参数,保证系统具有任意指定的控制性能.仿真研究证明了所提出算法的可行性和有效性.

具有未知增长率的一类上三角非线性多智能体系统的协同控制

基于有向领导者-追随者型的网络拓扑结构,研究了一类具有未知增长率的上三角非线性多智能体系统的协同控制问题。首先,通过引入坐标变换,将原系统转换为带有时间增益的等效系统;其次,针对标称系统进行控制器设计,获得原系统的分布式时变状态反馈控制器。所设计的控制器能够保证追随者与领导者的输出跟踪误差有界,且闭环系统所有信号有界。最后,利用仿真实例验证了控制方案的有效性。

欠驱动不对称水面船舶输出反馈镇定控制

研究了一类欠驱动不对称船舶的全局一致渐近输出反馈镇定控制问题。该船舶横向上未装备驱动装置,加速度带有不可积的非完整约束条件,并且惯性参数矩阵和阻尼参数矩阵中的非对角线元素允许存在非零项。由于欠驱动船舶的速度和角速度不易测量,设计了高增益观测器估计速度状态变量。通过对系统进行坐标变换,并结合高增益观测器,根据分离原则设计了欠驱动不对称船舶的全局时变光滑输出反馈镇定律,仿真结果验证了所提方法的有效性。

带两控制器刚体飞行器的姿态镇定(英文)

已知带两控制器的刚体飞行器系统不能被连续的纯状态反馈局部渐近镇定 .有效的解决方法包括时变反馈镇定方法和非连续反馈镇定方法 .现有的时变反馈镇定方法设计均较为复杂 .已有的光滑时变反馈方法是非指数收敛的 .本文通过引入辅助变量以及采用反馈线性化技术设计出光滑时变的控制器 .该方法设计简单且保证闭环系统状态是指数收敛的 .

仿昆扑翼飞行器全解耦控制

针对仿昆扑翼飞行器飞行控制所面临的欠驱动问题,基于平均理论,提出采用周期时变反馈策略控制仿昆扑翼飞行器的策略,并给出了设计周期时变反馈控制器的输入参数化设计方法.该方法对飞行昆虫的扑翼运动进行仿生模拟,通过调整根翅运动参数,实现了对6个方向气动力和力矩的独立控制.本质上就是用参数表示欠驱动系统的输入,并以此构造周期时变反馈函数;从而在原系统中引入更多数目的独立控制量,将原系统转化为完全能控系统.然后,将此可控系统线性化,并利用线性反馈控制器设计工具设计其反馈控制律.仿真结果表明,基于该策略设计的控制器具有响应速度快、稳定误差小、鲁棒性强等特点.

一种机器鱼的位姿镇定控制算法

通过研究机器鱼的位姿镇定问题,提出一个两阶段的控制律。2个阶段分为:快速游向目标点和精确的位姿调整。在第一阶段,通过使用一种改进后的比例导引控制律,使机器鱼快速游向目标点;在第二阶段,采用一种时变反馈控制律来精确调整其位置和方向。最后,在全局视觉实验平台上进行了机器鱼的推球实验,实验结果验证了该算法的有效性。

不对称欠驱动水面机器人事件触发全局渐近镇定控制

本文研究了不对称欠驱动水面机器人事件触发全局渐近镇定控制问题.首先,引入坐标变换将系统全局渐近镇定控制问题转化为变换后模型欠驱动子系统的全局渐近镇定控制问题,利用周期时间函数构造时变辅助变量提出了一种时变连续的镇定控制律,并结合切换门限事件触发机制设计实际的事件触发推力与力矩控制输入使闭环系统全局渐近稳定.所提出的方法仅在系统满足触发条件时对控制器进行更新,能够节约系统资源以及减少执行器操纵次数,同时不会降低原有的控制品质.最后,通过仿真验证了所提出方法的有效性.

欠驱动自治水面船的全局K-指数镇定控制方法

针对欠驱动自治水面船的镇定控制问题,提出了一种光滑时变反馈镇定控制律.基于全局微分同胚坐标变换将欠驱动自治水面船的数学模型转化为级联形式的非线性系统,并证明了原系统的镇定问题可简化为级联子系统的镇定问题.通过在状态反馈控制律中增加指数收敛控制项,获得了具有指数收敛速率的时变光滑镇定控制律,并证明该控制律能保证原系统的全局K-指数稳定性.该方法克服了当前许多控制律存在非连续、不光滑、受初始条件限制或需切换的缺点.仿真结果验证了所提出控制律的有效性,试验表明控制器的超调小、收敛快,具有良好的动态性能.

非线性时滞系统自适应模糊动态面控制

针对未知非线性系统控制器设计过程中引入逼近器过多的问题,提出一种简化的自适应模糊动态面控制器设计方案。在控制器设计过程中,仅采用一个模糊逻辑系统作为逼近器,使得所有的未知项得到补偿,同时采用自适应技术在线辨识未知参数和逼近误差上界。文中的控制方案克服了传统back-stepping控制器中"复杂性膨胀"的问题。通过构造合适的Lyapunov函数,证明闭环系统的所有信号为半全局最终一致有界。仿真实例验证所提出的控制方案的有效性。