基于L_2增益稳定的航天器鲁棒姿态控制

研究了有界干扰输入下的航天器姿态调节控制问题,设计了鲁棒姿态控制算法,使得从干扰力矩输入到系统某一指定的性能输出的L2增益小于任意给定的正常数,从而实现了对干扰力矩的抑制.避开了直接求解使闭环系统L2增益小于给定值的某个相应的Hamilton-Jacobi-Isaacs偏微分方程或不等式的困难.通过选取恰当的Lyapunov函数,分析证明了前述L2增益是小于任意给定的正值,保证了闭环系统的状态轨迹在有界干扰作用下是全局最终一致有界的.仿真结果验证了所提出的鲁棒控制方案的有效性.

轧机液压伺服位置系统的自适应输出反馈控制

针对具有不可测状态、未知参数和非线性的轧机液压伺服位置系统,提出一种基于高增益观测器和参数估计器的自适应输出反馈控制算法。所构造的高增益观测器不依赖于系统输入和参数估计值,它只用于估计系统状态,所设计的动态反馈控制器包括:用于保证系统稳定性的主反馈部分和抵消外部扰动和一些不确定性的补偿部分。理论分析表明,所提出的控制算法能够保证闭环系统的所有信号有界,且系统状态及其估计误差的最终收敛边界依赖于观测器的高增益值。以某650 mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统为例进行仿真,仿真结果验证了所提出算法的有效性。

网络化控制系统改进事件触发机制与L_∞控制协同设计研究

研究了网络诱导延时和外部干扰约束下,网络化控制系统的改进事件触发机制与L∞控制协同设计策略。为了克服相对(绝对)事件触发机制在系统接近(远离)平衡点运行时数据发送率较高的局限,提出了综合利用状态相关信息和状态无关信息的改进事件触发机制,其能够在系统整体运行期间获得较低数据发送率;然后,建立了同时刻画事件触发机制和网络诱导延时影响的闭环时滞系统模型,得到了系统最终有界稳定的充分条件,给出了事件触发机制与控制器的协同设计方法,比要求控制器预先给定的两步设计方法更方便。最后,仿真验证了所提方法的有效性。

航天器姿态跟踪的几乎干扰解耦控制

研究了有界干扰力矩作用下航天器姿态跟踪的几乎干扰解耦控制问题.采用修正罗德里格参数(MRP)作为航天器的姿态描述.利用非线性系统中的微分几何理论,通过反馈线性化方法设计跟踪控制器,使得在实现姿态跟踪的同时,实现了对系统的几乎干扰解耦控制,即在L2增益意义下实现了从干扰到跟踪误差的影响任意小,并通过Lyapunov方法证明了干扰对跟踪误差的L2增益可以通过调节相关参数实现任意减小,同时保证了姿态跟踪误差系统是全局一致最终有界稳定的.最后进行数学仿真研究,验证了所设计的几乎干扰解耦控制器的可行性和有效性.

一类不确定性时滞系统的鲁棒控制器设计

本文讨论了一类非匹配时滞系统的鲁棒自适应控制和非线性控制问题。所讨论系统包含时滞及不确定性扰动项,且扰动项关于具有未知增益的高阶多项式函数有界而不是关于线性函数有界。利用Lyapunov-Krasovskii方法提出了保证系统渐近稳定的自适应控制器设计方法,相应的控制器是时滞依赖的。并利用Razumikhin引理给出了能使系统一致最终有界稳定的时滞独立的控制器设计方法。

基于高斯伪谱法的汽车弯道超车路径规划与跟踪控制

针对汽车弯道超车路径规划与跟踪控制问题,提出了一种基于高斯伪谱法的汽车弯道超车路径规划算法,以及基于干扰观测器的汽车弯道超车路径跟踪控制策略.首先,综合考虑本车动力学约束和路径曲率约束,基于本车和前方低速行驶汽车的运动学方程将汽车弯道超车路径规划问题描述为约束最优化问题,并采用高斯伪谱法将其转化为非线性规划问题进行求解.随后,为了使汽车在复合干扰存在的情况下依然可以快速、准确和稳定地跟踪基于高斯伪谱法规划出的弯道超车路径,利用径向基神经网络对未知非线性函数的无限逼近能力设计干扰观测器来进行在线估计和前馈补偿复合干扰,并采用李雅普诺夫稳定理论推导出具有一致最终有界特征的汽车弯道超车路径跟踪控制策略.最后,在Matlab/Simulink环境下构建模型在环仿真系统,验证所提出的汽车弯道超车路径规划算法与跟踪控制策略的可行性和有效性,结果表明:所提出的汽车弯道超车路径规划算法与跟踪控制策略可以引导本车在两个转向相同、半径不同的圆曲线之间平滑切换,使本车安全、舒适地超越前方低速行驶的汽车.