网络控制系统的有界输入保性能控制及仿真

针对网络控制系统中存在的数据传输时延,以及由被控对象和控制器之间的不同步给系统所带来的稳定性问题,提出了鲁棒保性能控制器设计方案。将网络系统中的时延的不确定,转化为系统状态方程参数矩阵的不确定;根据实际系统中对控制器输出信号的幅值约束的要求,设计了状态反馈控制律,对导出的闭环网络控制系统应用Lyapunov稳定性理论进行稳定性分析,给出了使系统稳定的充分条件;通过求解线性矩阵不等式得到反馈增益矩阵和系统性能指标上界值。将鲁棒保性能控制器设计方案应用于直流电机系统中,仿真结果验证了所提方案的正确性。与补偿策略的比较,进一步说明了所提控制策略的有效性。

JPEG2000算法中基于有界输入有界输出(BIBO)增益控制的小波变换定点实现技术

该文提出一种在JPEG2000算法中兼容5/3小波变换和9/7小波变换高效硬件定点实现技术。所提出的技术使用9/7提升小波变换的有界输入有界输出(Bounded Input Bounded Output,BIBO)增益来确定小波变换中间值的存储位深,使用5/3提升小波变换的BIBO增益来确定9/7提升小波变换中量化参数的选择方式和量化的实现方式,最终使用同一存储空间来存放定点5/3提升小波变换和定点9/7提升小波变换系数。该文提出的技术不仅大大节省了JPEG2000算法中小波实现模块中的硬件存储资源和算法计算量,而且也节省了后续基于上下文的位平面算术编码模块和率失真优化截取模块的存储资源和算法计算量。

具有有界输入的网络控制系统时延独立稳定性

基于有界时延、无数据包丢失、传感器时钟驱动、执行器事件驱动,文章提出了用一个特定的实值函数来调节动态输出反馈控制器的输出以确保控制对象输入有界的方法,建立了具有分布时延、有界输入、动态输出反馈网络控制系统的非线性数学模型。用李雅普诺夫第二方法和线性矩阵不等式描述分析了系统的渐近稳定性,并推导出与时延无关的系统渐近稳定的充分条件。最后MATLAB仿真算例说明:稳定判据是可行的,有界输入的控制方法是有效的。

多智能体系统在有界输入下的速度一致性控制

研究了多智能体系统的速度一致控制问题。在对输入有界约束的条件下提出了一个新的控制协议,利用李雅普诺夫理论,分析了多智能体系统的稳定性,并给出了在有界控制协议下系统实现速度一致性的条件。最后,通过仿真表明所提控制协议的有效性。

一类滤波函数在机器人有界输入控制器中的应用研究

本文基于机器人控制器输入的有界特性 ,给出了一类具有良好特性的反馈滤波函数。由该函数构造的控制器不仅能实现对位置和速度跟踪误差的有界滤波 ,而且能将它们的误差分量任意地投影到二维空间任意点 ,实现对高速参考轨迹的完全鲁棒性跟踪。

基于生物启发模型的欠驱动水平TORA系统的有界输入镇定控制

针对欠驱动水平TORA(translational oscillators with rotating actuator)系统,提出一种基于生物启发模型的有界输入控制方法,实现系统在执行器存在饱和约束情况下的镇定控制.首先,根据水平TORA系统的动力学模型分析系统的无源特性,进而给出系统的控制目标;接着,基于无源特性构造一种新颖的Lyapunov函数,在此基础上设计一种结构简单的非线性状态反馈控制器;然后,考虑执行器的饱和约束条件,引入受生物启发建立的神经动力学模型,利用该模型的有界平滑输出特性,设计一种改进的状态反馈控制器;最后,根据LaSalle不变性原理对系统的稳定性进行严格的数学分析和证明.与其他方法相比,所提方法不仅考虑了执行器的饱和约束问题,而且设计的控制算法简单高效,易于工程实现.仿真与对比结果表明,所提方法具有更好的控制性能.

基于奇异摄动理论的输入有界机器人轨迹跟踪控制

针对机器人轨迹跟踪中驱动扭矩有界的问题,提出一种基于奇异摄动系统稳定性理论的推广算法.通过在控制律中引入含有误差增益的饱和函数,保证扭矩输入绝对值的上界在给定限制范围内,并可通过适当调节误差增益系数改善系统的轨迹跟踪性能.同时,算法中采用仅包含位置跟踪误差信息的线性滤波函数产生用来替代真实速度误差的伪速度误差信号,使得整个系统的闭环控制不需测量转速.根据提出的推广算法,设计了一种全新的输入有界控制律,验证了算法的有效性.仿真试验对比结果表明,该算法能够严格保证扭矩控制输入的有界性,并在相同参数条件下相比于其他算法,具有更优的轨迹跟踪效果.

输入有界的挠性航天器姿态跟踪滑模控制

针对三轴稳定挠性航天器输入受限的姿态跟踪问题,设计了一类滑模自适应姿态跟踪控制器,它能确保闭环系统在一定条件下具有全局渐近稳定性,且满足控制输入有界的要求;同时,该控制方案是一种模型独立的控制方法,不依赖于航天器结构参数及模态阶数,而且通过引入参数自适应控制律,使得控制器的设计也不依赖于参数不确定性和外部干扰力矩的界函数,具有较强的鲁棒性和工程实用性.最后根据给定的挠性航天器参数进行了数值仿真研究,结果表明在转动惯量存在较大不确定性和外部干扰的情况下,系统具有很好动态性能和有效地抑制控制输入饱和问题,表明所设计的控制方案有效可行,并具有一定潜在的工程应用前景.

具有有界控制输入的状态反馈控制系统闭环稳定性

本文基于李雅普诺夫定理,给出了具有有界控制输入的离散时间系统和连续时间控制系统的闭环渐近稳定性判据。利用不考虑控制约束时闭环系统李雅普诺夫矩阵方程解,得出了当控制输入有界时,线性状态反馈控制系统为渐近稳定的充分条件。这些判据具有简单的形式,并且易于计算。

扭矩输入有界的机器人模糊PD轨迹跟踪

针对轨迹跟踪控制中机器人关节驱动器输出扭矩受限的问题,提出一种基于模糊自适应PD的输入有界轨迹跟踪控制算法。不同于以往的控制策略,该算法在控制律中引入具有饱和特性的改进反正切函数,以确保扭矩控制输入的有界性,并结合模糊自适应原理实现PD增益的在线自整定,以改善系统的动态特性。通过对位置跟踪误差进行线性滤波得到速度跟踪误差替代信号,使得整个系统的闭环控制仅需位置输出反馈。利用奇异摄动理论对系统进行了稳定性分析,证明在一定约束下的PD增益自整定过程中,仍能保证系统稳定。仿真和比较结果表明,该算法能够在严格保证控制输入有界的前提下,减小超调量,缩短系统调整时间,具有更优的轨迹跟踪性能。

多输入多输出有界变时滞非线性系统的绝对稳定性判据

以时滞反馈控制系统为背景 ,通过建立Liapunov Razumikhin函数来分析多输入多输出变时滞系统零解的绝对稳定性 ,通过对时滞界估计来达到系统零解的绝对稳定性判定。

基于对偶四元数的航天器六自由度相对运动输入有界控制

利用对偶四元数的理论来分析航天器六自由度的相对运动,设计了一种考虑输入有界的姿轨一体化控制器。在介绍对偶数和对偶四元数的基础上推导六自由度相对运动的姿轨耦合模型;利用双曲正切函数绝对值小于1的特性来显式地构造有界控制器,分别设计两个相互耦合的自适应调节律来动态地改变控制器的输出,并基于李雅普诺夫稳定性理论严格证明了闭环系统的全局渐近稳定性;利用数学仿真实验来验证该控制器和控制力满足给定的约束条件,能够实现航天器六自由度相对运动的精确稳定控制,并且对模型参数不确定性和外界扰动具有鲁棒性。与其他方法相比,由该控制器计算得到的控制力矩器的收敛速度更快,输出的控制力矩和控制力的最大幅值更小,且消耗的能量也更少。

基于输入有界机器人鲁棒自适应控制策略研究

本文针对常规机器人的鲁棒控制器设计的保守性和实际中执行机构输出的有界性产生矛盾,设计出一种新型输入有界的机器人鲁棒自适应控制器,解决了力矩受限情况下机器人控制器的设计问题,为机器人向小型化、节能型等特殊要求领域发展,提供了一条新的途径。

一类多输入多输出网络控制系统的稳定性分析

研究了具有分布时延、有界输入的多输入多输出网络控制系统的建模和稳定性问题.基于线性时不变对象,建立了系统的数学模型.利用李雅普诺夫第2方法和线性矩阵不等式描述,分析了系统的渐近稳定性,导出了与时延相关的系统渐近稳定判据,同时得到了系统稳定运行的最大允许时延.系统渐近稳定的最大允许时延可用MatlabLMI工具箱从稳定判据获得.仿真算例表明稳定判据是可行的.

输入限幅下的迭代学习控制

基于Lyapunov-like方法,提出在有限作业区间上实现跟踪的带限幅的迭代学习控制器设计.针对含有非参数化及部分参数化不确定性的非线性系统,设计鲁棒迭代学习控制器,但该方法不要求已知不确定特性的范数界.针对参数化不确定非线性系统,设计自适应迭代学习控制器.在系统满足有界输入有界状态(BIBS)假设条件及控制输入饱和限幅作用下,统一对上述三类系统进行分析.理论分析结果表明:该方案可保证闭环系统中所有变量的有界性,并且跟踪误差能够在整个作业区间上收敛到零,实现完全跟踪.仿真验证了该算法的有效性.

去伪控制方法的研究与应用

针对多输入多输出(MIMO)系统设计了去伪控制器,通过理论证明给出了闭环系统有界输入有界输出(BIBO)的稳定条件.该方法只需利用采集的数据,不依赖于系统模型.所设计的控制器形式简单,适合实时在线应用.最后,仿真实验将该算法应用于旋转倒立摆系统,实验结果证明了所提算法的可行性与有效性.

具有时滞的非线性系统的BIBO稳定化

研究了一类具有时滞的非线性不确定系统的BIBO稳定化问题,利用常数变易法、李雅普诺夫函数法结合不等式分析技巧,给出了具有时滞的参数不确定非线性控制系统的BIBO稳定性的充分条件,同时给出了系统指数稳定的充分条件,改进了有关文献的相应结果。

数字滤波器的稳定性分析

测试稳定性是滤波器设计过程中必不可少的重要环节.数字滤波器分析中的稳定性是指有界输入,有界输出(BIBO).判断系统稳定性通常有直接法和间接法,由于直接法计算量颇大,效率不高,以前一般用间接法.

渐进稳定性与BIBO稳定性的讨论

线性时不变系统的稳定性分析是"信号与系统"课程的重要知识点之一。系统的稳定性分为外部稳定性与内部稳定性两个方面,分别对应有界输入产生有界输出的稳定性及渐进稳定性。本文总结了两类稳定性定义和主要判别方法,同时对两者的联系与区别进行了讨论,并给出相应的实例阐述二类稳定性判别方法。

基于LMI的不确定大系统的BIBO镇定

利用多Lyapunov函数法和不等式技巧,讨论了一类连续时间大系统有界输入有界输出(BIBO)的镇定.以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出系统BIBO稳定的充分条件可以用MATLAB工具箱进行可行性求解并在此基础上给出了状态反馈控制器的设计方法并将其推广到系统结构中存在不确定扰动项的情形,运用Schur补引理,得到了闭环大系统鲁棒BIBO稳定的判据.最后通过算例仿真证明了结论的有效性.