不确定时变奇异系统的鲁棒输入输出有限时间稳定

研究了含不确定项的时变奇异系统的输入输出有限时间稳定问题,其中输入和输出分别是干扰输入和可控输出.针对两类分别属于L2和L∞的干扰输入,给出了奇异系统的输入输出有限时间稳定的充分条件,以及奇异系统在含不确定项情况下的输入输出有限时间稳定的充分条件.最后,利用数值算例验证了结果的有效性.

分数阶切换系统的输入输出有限时间稳定

对连续分数阶切换系统进行输入输出有限时间的稳定性分析和镇定性分析.首先,根据引入的分数阶切换系统输入输出有限时间稳定的概念,设计了状态反馈控制器以此来保证闭环系统输入输出有限时间稳定;然后,利用Lyapunov函数和平均驻留时间方法,给出了分数阶切换系统输入输出有限时间稳定的充分条件;最后,通过数值例子说明了所给方法的有效性.

执行器失效的线性系统输入输出有限时间稳定

为解决执行器失效产生的系统不稳定问题,在执行器失效情况下,通过平均驻留时间和Lyapunov函数方法研究线性系统的输入输出有限时间稳定性。给出了线性系统输入输出有限时间稳定的概念。基于切换的方法,将闭环系统的失效转化为相应的切换系统。设计了状态反馈控制器,给出了执行器失效的线性系统的输入输出有限时间稳定的充分条件。最后给合数值例子说明结论的有效性。

随机分布参数切换系统的输入输出有限时间稳定与镇定

本文研究了一类随机分布参数切换系统的输入输出有限时间稳定问题.首先,给出了系统在均方意义下输入输出有限时间稳定的概念.其次,通过利用分片Lyapunov-Krasovskii函数、平均驻留时间及线性矩阵不等式等工具,建立了随机分布参数切换系统输入输出有限时间稳定的充分条件;设计一个状态反馈控制器确保相应的闭环系统输入输出有限时间稳定,并以严格的数学推导加以证明.最后,通过两个仿真例子验证了所得结果的有效性.

具有输入时滞和预设性能的非线性系统有限时间动态面控制

针对一类具有输入时滞和动态不确定性的非严格反馈非线性系统的跟踪问题,提出一种新的基于预设性能的有限时间自适应跟踪控制方案.利用Pade逼近和辅助中间变量将有时滞系统转化为无时滞系统,采用由一阶辅助系统生成的动态信号处理未建模动态,引入双曲正切函数实现预设性能跟踪控制,并给出基于动态面控制方法的稳定性分析.在MATLAB环境中,以具有未建模动态和输入时滞的二阶非线性系统为例,对所提出的控制策略进行数值仿真.结果表明:所提出的控制方案能够避免现有有限时间控制所出现的虚拟控制求导奇异性问题,所有信号有限时间有界,跟踪误差收敛到预设的时变区间,可见控制算法切实有效.

基于事件触发异步切换系统的输入输出有限时间稳定

研究在事件触发采样方案下,系统含有不确定项以及由控制器切换时滞导致的异步切换的输入输出有限时间稳定性问题。首先,给出系统输入输出有限时间稳定的概念,并基于事件触发采样方案设计了状态反馈控制器。其次,通过多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到不确定异步切换闭环系统输入输出有限时间稳定的充分条件。最后用一个数值仿真例子说明所得结论的有效性。

切换奇异系统事件触发控制的输入输出有限时间稳定

研究了基于事件触发的切换奇异系统的输入输出有限时间稳定性问题。给出切换奇异系统输入输出有限时间稳定的概念,并提出事件触发条件。基于事件触发机制设计了动态输出反馈控制器,利用Lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到切换奇异闭环系统输入输出有限时间稳定的充分条件,并且得到了动态输出反馈控制器的参数。最后用一个数值实例说明结论的有效性。

非线性脉冲系统有限时间输入到状态稳定性研究

基于李雅普诺夫理论,给出了在固定驻留时间条件下非线性脉冲系统有限时间输入到状态稳定(FTISS)的一个充分条件。在连续动力学部分和脉冲动力学部分均考虑了外部输入的情况下,对于不稳定的脉冲作用,给出了系统有限时间输入到状态稳定脉冲频率、系统结构和外部扰动之间的关系。并通过实例说明了该理论的正确性。

脉冲切换系统有限时间输入到状态稳定性研究

我们将有限时间输入到状态稳定性(FTISS)的分析扩展到脉冲切换系统。给出了基于李雅普诺夫理论和固定驻留时间条件下的有限时间输入到状态稳定性的充分条件。本文的结果还包括脉冲频率、系统结构和外部输入的关系,以保证脉冲切换系统的有限时间输入到状态稳定性。在有限时间框架下,研究表明,满足有限时间输入到状态稳定性的系统的运动轨迹将在有限时间内进入最终界限,此后不会超过这一界限。并通过实例说明了该理论的正确性。

多自由度机械臂的饱和输出反馈有限时间同步位置控制

针对输入受限的多自由度机械臂高精度位置控制问题,本文充分考虑驱动器饱和非线性的影响,提出了多自由度机械臂输出反馈饱和有限时间比例–微分(PD)+同步位置控制策略,应用Lyapunov稳定性理论和几何齐次性技术证明了闭环系统的全局有限时间稳定性.非线性饱和函数的恰当引入,使得所提出的控制器具有清晰明确的上界,可以通过预先选择满足特定条件的控制器参数有效避免驱动器饱和问题;同步控制项的恰当引入,使得所提出的控制器兼顾了多自由度机械臂各轴间的同步协调性,从而获得更快的收敛速度和更好的系统整体性能,满足工程实际对机械臂的高精度要求.本文的数值仿真结果验证了所提出的控制方法的有效性和可行性.

多轴机器人系统输出反馈有限时间同步位置控制

机器人的位置控制是机器人控制领域最基本、最简单的目标。针对多轴机器人系统的高精度位置控制问题,文中结合交叉耦合技术,提出一种输出反馈非线性PD加重力补偿(PD+)同步位置控制器,应用Lyapunov稳定性理论和几何齐次性技术严格证明了闭环系统的全局有限时间稳定性。相比于渐近稳定的全状态反馈控制,所提出的控制器能实现只基于位置测量的多轴机器人系统输出反馈有限时间稳定位置控制;相比于渐近稳定的输出反馈控制,所提出的控制器能实现系统状态的有限时间稳定;相比于不含同步控制项的输出反馈控制,非线性同步控制项的恰当引入使得所提出的控制器能在保证多轴机器人系统的高精度位置控制的前提下,兼顾各轴间的同步协调运动。所提出的控制器具有结构简单、易于实现、更快响应速度和更好系统整体性能等优点,满足生产实际对机器人系统的高精度要求。数值仿真结果验证了所提出的控制算法的有效性和期望系统性能。所提出的控制方法不仅保证了多轴机器人系统的输出反馈全局有限时间稳定同步控制,同时也为一大类非线性二阶系统的输出反馈同步位置镇定提供了一种有效的替代方法。

线性常时滞时变系统的有限时间稳定性分析

本文研究了一类线性常时滞时变系统的有限时间有界与输入-输出有限时间稳定性问题,通过构造Lyapunov泛函,并利用时变的矩阵不等式,分别获得了线性常时滞时变系统的有限时间有界和输入-输出有限时间稳定的充分条件。同时,设计了状态反馈控制器,使得闭环系统有限时间有界且输入-输出有限时间稳定,并通过仿真算例验证了本文方法的有效性。

大型互联线性系统的输入-输出分散有限时间镇定

借助于线性时变系统输入-输出有限时间稳定性的定义,对大型互联线性时变系统引入了输入-输出有限时间稳定性的概念。并对一类大型互联线性时变系统进行了分散状态反馈控制器设计,利用微分线性矩阵不等式(DLMI)的方法,提出一个充分条件,当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是输入-输出有限时间稳定的。并给出仿真算例说明该结论的可行性和有效性。

一类有限时间稳定的输出反馈预测控制算法

本文针对一类离散时间线性时不变系统,研究其有限时间稳定预测控制问题。首先给出了有限时间稳定预测控制的定义,然后,通过构造Lyapunov函数,将有限时域的最小化优化问题转化为具有线性矩阵不等式约束的半正定规划问题。并采用线性矩阵不等式的方法,给出了输出反馈控制律存在的充分条件。证明了优化问题在满足可行性条件下闭环系统是有限时间稳定的。最后,仿真算例验证了所提方法的有效性。

执行器失效的有限时间输出跟踪控制

目的针对执行器失效的真实的控制系统,提出新的李雅普诺夫函数,并建立模型对输出跟踪控制问题进行研究。方法将执行器失效问题转化为切换系统,利用李雅普诺夫方法和平均驻留时间方法,给出输出跟踪控制有限时间稳定的充分条件。结果在满足一些矩阵不等式和平均驻留时间机制下,执行器失效的输出跟踪控制是有限时间稳定的。结论在有限的时间段内,系统的输出和参考模型的输出误差很小。

基于齐次系统理论的多船有限时间饱和包容控制

针对多领导者船舶编队控制问题,本文基于齐次系统有限时间稳定性理论,利用特定饱和约束函数,提出一种数学形式简化的有限时间饱和包容控制策略,实现船舶在有限时间内收敛于由虚拟领航船张成的凸包内,并保持其姿态镇定。将船舶模型化为积分形式,利用自身状态信息以及其他船舶的状态信息,提出一种饱和包容控制律;考虑闭环系统的非齐次性,综合图论知识、Lyapunov稳定性理论以及齐次系统稳定性理论等方面内容,从理论上证明编队系统中所有状态变量能够在有限时间内收敛;仿真结果证明了所提控制策略的有效性。

非线性系统的全局有限时间内稳定

研究了一类不确定非线性系统的输出反馈全局有限时间稳定问题,该系统的线性化是不可测的.通过加幂积分仪技术和特殊的观测器,精确地设计了输出反馈控制器,实现了系统的有限时间内的稳定.

具有输入饱和的纯反馈系统有限时间跟踪控制

针对具有输入饱和及输出约束的非线性纯反馈系统,提出了有限时间自适应神经跟踪控制方法。利用有限时间控制理论、Barrier Lyapunov函数以及径向基函数(RBF)神经网络设计出新颖的虚拟和实际输入信号,解决了具有输入饱和及输出约束的非线性纯反馈系统的有限时间控制问题,同时,确保系统在满足输入饱和及输出约束的条件下,系统的输出在有限时间内跟踪上参考信号,并且系统的跟踪误差在有限时间内被限制在原点的小邻域内。最后,仿真实验阐明了所设计控制器的有效性。

一类不确定非线性系统的有限时间输出调节方法

针对一类外系统是中性稳定的不确定非线性系统的输出调节问题,提出一种有限时间收敛的输出调节器的设计方法。该方法结合内模原理和有限时间稳定性理论,先根据输出调节问题可解的必要条件,将原受控系统和外系统的输出调节问题转化为增广系统的镇定问题;再利用动态面技术设计一种鲁棒有限时间稳定的镇定器,从而保证闭环系统的信号是全局最终有界的,并且使调节误差在有限的时间内收敛至任意给定的范围内。仿真结果说明了所设计调节器的有效性和可行性。

一种基于有限时间理论的抗饱和制导律设计方法

针对制导过程中一些状态可能进入饱和进而影响系统性能的问题,结合制导系统的特点,在有限时间理论框架下提出一种抗饱和制导律设计方法。首先以矩阵不等式的形式给出了保证有限时间有界且有限时间输入输出稳定的充分条件;而后在此基础上研究了基于有限时间理论的抗饱和制导律设计方法。此方法利用事先给定的有限时间区间和加权矩阵函数刻画系统的动态品质需求,同时能在理论上严格保证系统状态有界,仿真结果也表明在此方法设计的控制器作用下,系统能在有限时间内使视线角速率趋近于零,同时加速度亦不超过物理限制。