基于有限时间干扰观测器的鲁棒积分跟踪控制

针对电液位置伺服系统同时存在的参数不确定和不确定非线性(统称为干扰),导致传统非线性控制精度不高、跟踪性能不好等问题,提出基于有限时间干扰观测器(FTDO)的鲁棒积分跟踪控制策略.通过将误差符号鲁棒积分(RISE)控制策略与FTDO融合,实现对未观测干扰的抑制.考虑到实际系统中噪声对跟踪精度的影响,该控制策略结合期望补偿手段,提高跟踪精度.通过Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的全局渐进稳定性.对比实验结果显示,利用该方法能够有效提高电液位置伺服系统在干扰作用下的跟踪性能,在相同的测试工况下,与速度前馈PI控制器相比,跟踪精度提高了25%左右.

基于鲁棒积分的四旋翼飞行器姿态控制

针对四旋翼飞行器姿态控制过程中广泛存在的外部干扰和参数不确定性,提出了一种基于鲁棒符号误差积分(RISE)的四旋翼姿态控制策略。通过一个模型前馈控制项实现精确的模型补偿,抵消模型非线性影响,以及一个鲁棒积分反馈项,有效抑制系统模型不确定性。设计的控制器在参数不确定性、外部干扰、噪声存在的情况下,实现了四旋翼飞行器精确姿态跟踪。基于Lyapunov理论的稳定性分析验证了所设计控制器的收敛性。最后设计大量仿真和对比试验说明该姿态控制方法的有效性和鲁棒性。

基于RBFNN和改进RISE控制策略的无人直升机轨迹跟踪控制

考虑模型不确定性和外部干扰等影响,基于径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)和改进的误差符号函数鲁棒积分(robust integral of signum error,RISE)技术,建立无人直升机(unmanned aerial helicopter,UAH)轨迹跟踪控制设计方案。首先,建立包含模型不确定性和外部干扰的UAH非线性系统模型,利用跟踪误差作为RBFNN输入信号估计由模型不确定性和外部干扰组成的复合扰动。其次,将滤波信号及其变化率权重组合作为RISE输入信号设计控制器,从而降低控制设计方案对UAH动力学模型的依赖程度。进而,借助Lyapunov稳定性理论分析整合后闭环跟踪误差系统的稳定性,并给出控制参数的选取方法。最后,借助现有文献中UAH系统模型,仿真与比较结果均说明所提控制算法的有效性和优越性。

基于改进型RISE-MC-LADRC的逆变器电压控制

针对模型补偿线性自抗扰控制下的逆变器抗扰能力不足的问题,提出一种基于改进型误差符号鲁棒积分的模型补偿线性自抗扰控制策略。首先,引入抗扰能力更强的误差符号鲁棒积分替代传统的线性状态误差反馈律,实现对强扰动的有效抑制。然后,对传统的线性扩张状态观测器进行改进,将各状态变量与其估计值之间的误差作为各估计值导数的调节依据,并通过比例微分环节对其进行校正,从而提高线性扩张状态观测器的观测精度。最后,通过Lyapunov理论证明了改进后控制器的稳定性。仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性。

电压源型逆变器的RISE控制

为提高电压源型逆变器的性能,针对其存在的动态未建模、参数不确定和负载扰动等不利因素,提出改进的误差符号积分鲁棒(robust integral of the sign of the error,简称RISE)控制策略.首先,根据电路理论建立包含匹配干扰和不匹配干扰在内的系统模型;其次,通过引入辅助状态变量,将不匹配干扰转移至控制通道,从而得到等价的集总干扰;再次,设计改进的RISE控制,其中的积分鲁棒项可处理集总干扰,使系统获得渐近跟踪性能;最后,通过仿真验证该文改进RISE控制的优越性.仿真结果表明:相对于双环比例积分(proportional integral,简称PI)控制、传统RISE控制,改进RISE控制的阶跃响应性能更出色、d轴电压暂态波形更平滑、抗负载扰动能力更强、稳态性能更优异.

输入受限时电机伺服系统渐近跟踪控制

参数不确定性、不确定非线性(特别是非线性摩擦)以及输入受限等非线性问题在电机伺服系统中广泛存在,针对以上诸多问题,建立了包含连续可微摩擦模型的系统数学模型,提出了一种基于误差符号积分鲁棒控制器的新型控制方法。该方法能实现在输入受限时和外干扰作用下的渐近跟踪。采用Lyapunov函数从理论上证明控制器的渐近稳定性。仿真对比结果表明,该控制方法在输入受限时展现了优良的跟踪精度和响应速度,且具有较强的鲁棒性。

新型RISE-LADRC逆变器电压控制策略

当微网逆变器中出现不平衡负载和非线性负载等强扰动时,传统线性自抗扰控制(LADRC)的抗扰能力不足,针对此问题提出一种误差符号鲁棒积分(RISE)与LADRC相结合的新型RISE-LADRC控制策略。通过采用RISE控制律来代替线性状态误差反馈律(LSEF),可减小控制器对线性扩张状态观测器(LESO)的依赖,当LESO的观测带宽一定时,RISE控制能有效地抑制系统中存在的扰动,并利用李雅普诺夫稳定性定理证明了所提控制策略的稳定性。仿真及实验结果表明,在微网逆变器中出现强扰动的情况下,相比传统LADRC控制策略,RISE-LADRC控制策略提高了控制器的跟踪精度,减小了稳态误差且表现出更好的抗扰能力。