具有介质访问约束的网络化控制系统H∞状态估计

研究了一类存在介质访问约束和信号量化的网络化控制系统的H∞状态估计问题。首先,考虑到介质访问约束和信号量化的影响,将信号量化误差转化为扇形有界的不确定性,对由于访问约束而未获得网络传输的系统输出采用加权补偿策略,根据网络介质的随机访问机制将网络化系统建模为具有不确定性的马尔可夫跳跃系统。然后,在此基础上借助李雅普诺夫稳定性理论和H∞性能约束条件,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法给出状态估计器存在的充分条件,所设计的状态估计器使得估计误差系统渐近稳定且具有给定的H∞性能。最后,通过仿真实例验证了该设计方法的有效性。

全状态约束下长行程混联机器人投影迭代鲁棒控制算法

针对全状态约束下的长行程混联机器人系统鲁棒性较差提出了基于自适应学习神经网络和等效误差函数的投影迭代鲁棒控制算法。基于自适应学习神经网络逼近未知的非线性项,提出投影迭代鲁棒控制算法,更新网络权值并估计逼近误差和随机外部扰动的未知上界;构造用于抵消初始时刻随机变化扩展误差的时变边界层,设计基于时变边界层和扩展误差的等效误差函数作为迭代控制器的主要控制变量以克服随机初始误差满足相同初始条件;在控制器设计中引入正切型障碍Lyapunov函数,确保系统状态在预定范围内。仿真实验结果证明了该方法的有效性,可在全状态约束下实现高精度强鲁棒性的轨迹跟踪。

带状态约束的抛物型变分不等式的最优控制

利用非光滑分析和半变分不等式的一些方法和结果,研究了一类带状态约束的具有非线性、不连续以及非单调多值项的抛物型变分不等式的优化控制问题以及它的逼近等。

带状态约束的双曲型H-半变分不等式的最优控制问题

研究带状态约束的退化多值双曲型H＿变分不等式的最优控制问题,获得了满足状态约束问题的最优解· 此外。

基于状态约束的柔性关节机械臂指令滤波控制

针对单连杆柔性关节机械臂系统,研究了全状态约束条件下机械臂末端位置的跟踪控制问题。利用障碍李雅普诺夫函数约束柔性关节机械臂的关节角位置和电机转角位置等状态变量的幅值,保证所有状态变量不会超出给定的限制区域。在此基础上,通过引入带有误差补偿的指令滤波控制技术克服了传统反步法存在的计算爆炸问题,设计了基于状态约束的指令滤波反步控制器。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了柔性关节机械臂系统的稳定性,并通过仿真实验验证了所设计的控制器能够有效保证系统的状态约束性能和位置跟踪精度。

全状态约束下柔性关节自由飞行空间机器人有限时间指令滤波鲁棒跟踪控制

针对存在外部扰动、动力学耦合及全状态约束的柔性关节自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,基于拉格朗日方法建立了基座位置/姿态受控的柔性关节自由飞行空间机器人动力学模型,提出了一种全状态约束有限时间H∞轨迹跟踪控制方法。在带有滤波误差补偿的指令滤波反步法控制框架下,结合障碍Lyapunov函数和有限时间理论,设计了一种指令滤波有限时间全状态约束控制方法,将系统状态始终限定在约束区间内的同时,保证系统的有限时间收敛性能。此外,采用H∞控制理论抑制外部扰动的影响。通过Lyapunov稳定性定理证明了系统所有状态变量能够在有限时间内收敛至原点的任意小邻域内。仿真验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。

扰动观测的机械手状态约束预测跟踪控制

为了解决机械手抓取不同质量重物及伸缩连杆干扰其跟踪运动问题,提出一种新颖的定常和时变增益相结合的机械手干扰观测器设计方法,并分析观测误差系统的稳定性,目的是获得机械手工作过程中的扰动并设计控制器进行补偿;同时,为了提高机械手运动状态的安全性,提出融入模型预测控制τ_(p)(t)的非线性鲁棒控制方法,通过同时约束机械手的运动位置跟踪误差和运动速度跟踪误差,获得系统安全的运动状态,进而保证机械手实现安全稳定的跟踪运动。通过仿真结果对比分析,表明文中提出扰动观测方法的有效性和抑制干扰实现机械手状态约束安全运动的优越性。

状态约束下的多飞行器有限时间姿态一致性控制

执行机构的物理限制等因素的影响,多飞行器姿态一致性控制面临姿态和角速度约束的挑战,加大了设计有效姿态一致性控制器的技术难度。针对此问题,提出了一种状态约束(含姿态和角速度约束)下的多飞行器有限时间姿态一致性控制器。利用非光滑理论和代数图论的知识设计了一类有限时间姿态一致性控制策略,并结合障碍Lyapunov函数技术构建了一类新颖的姿态一致性跟踪控制器。理论分析表明,提出的控制器能够在满足姿态和角速度约束条件下实现所有飞行器的姿态在有限时间内跟踪到期望姿态值。该方法具备结构简单、自定义约束适应性强和快速收敛等优点。仿真结果表明,所提的方法能够在满足姿态和角速度约束的条件下实现多飞行器对期望姿态的有限时间一致性跟踪。

具有时变全状态约束的多输入多输出非线性切换系统指定性能事件触发控制

针对多输入多输出切换非线性系统面临的不可测状态、状态约束、通信资源受限等挑战,本文研究了一种具有指定性能的事件触发控制策略。借助状态观测器和模糊逻辑系统,完成对不确定系统的建模。将命令滤波引入至反步递推(Backstepping)设计过程,以避免因虚拟控制器反复求导引起的计算爆炸问题,并通过设计指定性能函数,保证系统的瞬态性能。通过构造事件触发控制器和障碍李雅普诺夫函数,有效解决时变状态约束及通讯资源受限的问题,并保证系统的稳定性。最后通过仿真验证控制算法的有效性。

状态约束的柔性机械臂的自适应边界控制

在实际工程应用中,柔性机械臂末端的负载质量通常是变化的,基于确定模型设计的控制器在末端负载发生变化或系统参数不确定时就有可能会使系统运动的性能受到影响。本文以末端带有可变负载、关节转动惯量未知的柔性机械臂作为研究对象,提出了一种自适应边界控制律,解决系统部分参数未知情况下的角度规划及振动抑制等问题。为实现机械臂的精准操作,利用一种特殊的Barrier Lyapunov函数,实现系统的输出状态约束。最后,通过理论分析验证了所提出的自适应控制律的有效性。在实际工程应用中,柔性机械臂末端的负载质量通常是变化的,基于确定模型设计的控制器在末端负载发生变化或系统参数不确定时就有可能会使系统运动的性能受到影响。本文以末端带有可变负载、关节转动惯量未知的柔性机械臂作为研究对象,提出了一种自适应边界控制律,解决系统部分参数未知情况下的角度规划及振动抑制等问题。为实现机械臂的精准操作,利用一种特殊的Barrier Lyapunov函数,实现系统的输出状态约束。最后,通过理论分析验证了所提出的自适应控制律的有效性。

带不等式路径约束最优控制问题的惩罚函数法

控制变量参数化(Control variable parameterization,CVP)方法是目前求解流程工业中最优操作问题的主流数值方法,但如果问题中包含路径约束,特别是不等式路径约束时,CVP方法则需要考虑专门的处理手段.为了克服该缺点,本文提出一种基于L1精确惩罚函数的方法,能够有效处理关于控制变量、状态变量、甚至控制变量/状态变量复杂耦合形式下的不等式路径约束.此外,为了能使用基于梯度的成熟优化算法,本文还引进了最新出现的光滑化技巧对非光滑的惩罚项进行磨光.最终得到了能高效处理不等式路径约束的改进型CVP架构,并给出相应数值算法.经典的带不等式路径约束最优控制问题上的测试结果及与国外文献报道的比较研究表明:本文所提出的改进型CVP架构及相应算法在精度和效率上兼有良好表现.

含不等式约束的欠驱动系统约束跟随控制

在运动控制领域,欠驱动机械系统通常需要满足一系列的等式约束(完整或非完整的)以便获得较好的运动表现,同时出于安全考虑还需要满足一定的不等式约束条件.本文提出了一种约束跟随控制方法,用以解决同时含等式和不等式约束的欠驱动系统控制问题.该控制设计主要分为两步:第1步:只考虑系统需要满足的等式约束,运用约束跟随控制方法推导出基于系统模型的状态反馈控制律;第2步:考虑系统需要满足的不等式约束,先通过状态变量映射将不等式约束整合到原等式约束中以得到新的等式约束,再基于新的等式约束和第1步所述的约束跟随控制方法,推导出系统所需的状态反馈控制律.将该约束跟随控制方法应用于三自由度非线性强耦合的欠驱动平面垂直起降(PVTOL)飞行器.仿真结果表明,该控制方法能有效处理PVTOL飞行器运动过程中需满足的等式约束(轨迹跟踪和姿态保持)和不等式约束(边界服从).

一种不等式状态约束最优滤波算法

针对非线性系统中较难处理的不等式状态约束滤波问题,提出了一种新的约束无迹卡尔曼滤波算法.该算法利用最大似然法则推导出滤波均方误差函数,将不等式约束条件转化为惩罚函数加入到误差函数中,使用自适应步长法快速搜索最优解.通过理论分析,证明了约束滤波解是误差函数的严格局部最小值,具有最小滤波均方误差.对具有航路约束的电子导航模型进行了仿真,结果表明,该算法具有较高的跟踪精度.

具有不等式约束的H_∞控制及其在证券投资问题中的应用

本文应用动态对策理论研究具有不等式约束的离散动态系统的控制问题，推导并得到了具有不等式约束的控制算法；进一步研究了在证券投资问题的应用，并进行了案例计算．

由发展算子确定的具有控制不等式约束的LQCP的最优反馈控制(英文)

研究出发展算子定义的具有控制函数积分不等式约束的线性二次控制问题（LQCP），借助无约束线性二次控制系统推导出了最优控制的反馈形式．

带不等式约束的发动机预测控制

航空发动机模型参数随外界条件变化很大，在整个飞行包线实现最优控制具有一定的难度。根据预测控制在线寻优的特点将其应用于航空发动机控制，并考虑到发动机的安全限制继而构造了带不等式约束的预测控制器。

鲁棒次优状态反馈控制器:代数Riccati不等式解法

利用代数Ｒｉｃｃａｔｉ不等式技术，建立参数摄动系统满足鲁棒稳定、鲁棒Ｈ２／Ｈ∞次优性能指标的充分判据．在此基础上给出参数摄动系统存在同时满足鲁棒稳定、鲁棒Ｈ２／Ｈ∞次优性能指标的状态反馈器的充分条件和设计方法；并且可以给出参数摄动系统的标称系统的Ｈ２最优控制器使闭环系统满足鲁棒稳定、鲁棒Ｈ２／Ｈ∞次优性能指标的简明判据．

具有不等式约束的非线性离散动态系统DISOPE算法

提出了具有状态和控制不等式约束的非线性离散动态系统DISOPE算法 ,该算法能在存在模型 -实际差异的情况下 ,从模型出发 ,通过迭代运算获得实际系统的真实最优解。仿真表明了算法的有效性和可行性。

基于双重约束的并网逆变器电流自动化控制方法研究

为降低并网逆变器逆变的并网电流畸变率,提出基于双重约束的并网逆变器电流自动化控制方法。以典型的三相LCL并网逆变器为例,分析其运行状态;并确定并网逆变器在进行逆变转换时,谐波对于逆变器并网电流的影响,计算并网逆变器环路增益函数;采用输出电流直接前馈的改进阻尼控制方法实现电流自动化控制,并引入全局-局部稳定双重约束原则,确定最佳的谐振抑制参数,提升电流的控制效果。测试结果显示,该方法的并网逆变器的电流畸变率均低于5%,电流跳变过程中,可在0.2 s内有效控制跳变电流结果。