欠驱动2DTORA基于部分反馈线性化的非线性控制设计

具有旋转激励的两自由度平移振荡器(2DTORA)由未驱动的具有2个自由度直线运动的小车和安装在小车上的驱动旋转小球组成,针对这一新型的欠驱动系统,分析其动力学,研究其稳定控制方案.基于拉格朗日方程,建立系统的动力学模型,通过分析动力学的耦合,说明旋转小球目标转角设定在小车2个自由度直线运动方向上时系统是不可控的.采用部分反馈线性化技术,将系统动力学的直接驱动部分线性化,将其未直接驱动部分作为系统的内部动态考虑;选择直接驱动的自由度作为系统输出,进行反馈控制设计;通过分析系统的内部动态,证明了系统零动态的渐近稳定性,保证了整个控制系统的稳定性.最后,通过仿真实验验证了控制器的有效性.

利用公共信道部分反馈信道信息的多用户分集方案及其性能

通过定量分析利用随机波束成型技术的多用户分集系统的吞吐率性能,在此基础上提出利用公共信道部分反馈信道信息的多用户分集方案并分析了它的性能,证明通过设置合理的门限,部分反馈信道度量几乎不降低系统吞吐率,但可以大量节省上行反馈的开销,当采用合适的多址方式,在一定带宽下,系统可以容纳更多的用户。

部分反馈信息下多用户多输入多输出下行链路的容量优化

针对多用户多输入多输出下行链路中,基于部分信道状态信息反馈的联合发送方法不能有效抑制多用户间相互干扰的问题,提出了一种支持各用户信号独立检测的多用户联合发送方案.该方案只需要各用户信道响应矩阵的主右奇异向量作为反馈信息,在计算预处理矩阵时引入正交化操作,与已有方案相比,在增加少量前馈信息的条件下,可以最小化多用户间相互干扰,提升系统容量.仿真结果表明,所提出的方案能够提高检测信干噪比,降低系统的平均误码率,在发送、接收天线数为4、平均发送信噪比为20 dB时,系统容量比无正交化时提高了1倍以上.

基于部分反馈的LQG模态半主动控制算法

针对复杂结构半主动控制造价高、难以实现工程应用的缺点,对传统模态半主动控制算法改进并提出基于部分反馈的LQG模态半主动控制算法。算法中设计的Kalman滤波估计器可直接从结构的部分反馈信息对截断模态响应向量进行估计。通过在一安装有MR阻尼器的平板网架结构振动控制数值仿真表明,该算法对外部激励有很好的适应性,控制效果可以接近传统Clipped-optimal半主动控制算法,同时由于控制方程维数和所需传感器个数的降低,将更适合于复杂结构的工程应用。

MIMO系统中部分反馈预编码

本文在多输入多输出(MIMO)系统中提出了4×2MIMO、发送数据流为2的系统的预编码方案,该方案不需要反馈CSI。接收端以均方差(MSE)最小准则从码本中选择一个编码矩阵,然后反馈该码字的索引。

基于固定时间稳定与部分状态反馈的角度约束制导律

针对终端角度约束制导问题,提出了一种采用部分状态反馈的固定时间收敛角度约束制导律。首先,基于一致精确鲁棒微分器(uniform robust exact differentiator,URED)算法,设计了固定时间状态观测器来估计不可测的系统状态。然后,基于固定时间稳定理论,设计了固定时间收敛的积分滑模面,并设计了固定时间制导律保证滑模面及制导误差的固定时间收敛。相比于传统有限时间制导律,文中所设计的固定时间制导律的收敛时间上界不受初始制导误差影响,因此可以在各类初始条件下都能保证快速收敛性能。同时,所设计的方法只需部分状态进行反馈,可以有效简化制导系统的硬件组成。最后,仿真结果表明,在各类初始制导误差及部分状态反馈条件下,所提出的方法都能取得良好的收敛速度与制导精度。

一种新的基于噪声预测的部分判决反馈MIMO接收算法

传统垂直一贝尔实验室分层空时结构（V-BLAST）系统采用全排序判决反馈（ODF）算法，能提高线性接收机性能，但也增加系统复杂度。该文在分段检测理论基础上，提出一种改进的采用噪声预测技术的部分判决反馈（PDF）接收算法。它基于MMSE准则，将接收到信号分为两段，只进行一次判决反馈操作，与传统重复排序判决反馈算法相比，大大降低了接收机计算复杂度。仿真结果表明SUI-3信道中天线数为2发4收，误码率为10^-4量级韵情况下，其性能与V-BLAST相比只下降了0．6dB左右，但要明显好于线性接收机以及其他改进型MMSE算法，有2．3dB左右的增益。

基于部分信道信息反馈的多用户MIMO传输机制研究

在宽带无线通信系统中,多天线技术的实现依赖于多用户MIMO传输机制及信道信息反馈的有效解决.提出一种发送端进行干扰消除的TIE算法及相应的用户选择算法和功率分配算法,并提出一种基于向量量化的部分信道信息反馈机制,可以在多用户环境中提高系统性能并能有效降低信道信息反馈开销.分析了采用部分信道反馈机制的TIE算法的性能,论证了其性能特征.实验结果表明,与其他算法相比TIE算法可以有效地提高系统数据速率,而部分信道反馈机制可以在保持系统数据速率的前提下极大地降低信道反馈信令的开销.

基于部分状态反馈的高速拦截弹制导控制一体化设计

针对视线角速率与攻角都无法测量的高速拦截弹制导控制一体化(IGC)系统,提出一种新型基于部分状态反馈的控制器。首先,基于线性扩张状态观测器(LESO)同时观测不可测的中间状态与未知干扰。之后,基于反演控制(BC)设计控制器,反演算法中的虚拟及真实控制量都只使用已知状态与LESO观测的中间状态,避免使用不可测状态。此外,反演中还使用LESO估计的未知干扰进行补偿来提高控制器的鲁棒性。随后,基于lyapunov稳定性理论证明了整个闭环系统的稳定性。最后,将新方法与现有采用全状态反馈的IGC算法进行对比仿真。仿真结果表明,在不使用视线角速率与攻角的情况下,新方法依旧能够保证足够的拦截精度。

未知控制方向非线性时滞系统部分状态反馈鲁棒自适应控制

针对一类带有未知控制方向的时变非线性系统的部分状态渐近鲁棒调节问题,文中采用部分状态反馈渐进调节的控制算法来处理系统中的不确定性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函来处理系统中的时滞项,通过Nussbaum型函数来处理系统中的未知控制方向问题.我们基于反推技术给出了部分状态反馈控制器的设计步骤,所设计的控制器使得闭环系统的所有信号都是有界的,而且使系统的状态渐进收敛于零.仿真实例说明了控制器的有效性和可行性.

宽带OFDM系统中基于部分信道反馈的预处理优化算法

为克服OFDM系统中的符号块间干扰(IBI)和载频间干扰(ICI),基于满信道状态信息(CSI)的发端预处理算法已被提出,系统性能得以提高并简化了接收机。不过,反馈满CSI将占用紧张的频谱资源,并且在一些实时性要求高的系统中也是不现实的。为解决这一问题,基于部分CSI反馈提出了一种预处理优化算法,并对优化矩阵的3种处理方案进行了分析与讨论。仿真结果表明,所建议的优化算法能有效地抑制IBI和ICI,提高系统的性能。与已有的基于满信道信息的发端预处理传输方案相比,在满足一定服务质量要求的情况下,本方案的频谱效率得以提高,反馈量和计算复杂度明显降低。

离散T-S模糊系统的部分状态反馈H_∞控制

基于部分状态信息的控制器是一类特殊的静态输出反馈控制器,一般难以利用线性矩阵不等式工具求解.本文研究离散T-S模糊系统的部分状态反馈镇定及部分状态反馈H∞控制问题.通过引入松弛变量,将离散T-S模糊系统的部分状态反馈镇定问题转换成求解一组线性矩阵不等式(LMI),并给出基于LMI的部分状态反馈H∞控制器设计方法.通过数值算例验证了所给方法的有效性.

T-S模糊系统的部分状态反馈H_∞控制

基于部分状态信息的控制器是一类特殊的静态输出反馈控制器,一般难以利用线性矩阵不等式工具求解.本文研究T-S模糊系统的部分状态反馈镇定及部分状态反馈H∞控制问题.首先,通过矩阵变换,将T-S模糊系统的部分状态反馈镇定问题转换成求解一组线性矩阵不等式(LM Is);然后,以此为基础得到基于LM I的部分状态反馈H∞控制器设计方法;最后,通数值例子验证所给方法的有效性.

一种改进的部分判决反馈均衡器算法

在部分判决反馈均衡器的基础上,采用了抽头系数分级限定技术对其进行改进。经过理论分析和计算机模拟表明:在相同的算法复杂度的条件下,改进算法能有效地提高均衡器的SNR性能。

基于反馈部分稀疏成分分析的J波提取方法

在估计混合矩阵过程中,利用反馈部分稀疏成分分析法(FPSCA),将传统K-means方法唯一估计出的正常心电信号反馈为已知信号,检测QRS波,从而得到S点的位置,然后寻找S点两侧具有相同幅值的点的位置,估计出混合矩阵的另一列,使得混合矩阵的估计更加精确,从而能够从观测信号中将隐藏的J波提取出来。实验证明,该方法提高了J波的提取精度,恢复出了源信号的顺序,降低了临床检测的复杂性。

离散时间部分状态反馈模型参考自适应控制

本文针对线性不确定性系统,给出了部分状态反馈直接模型参考自适应控制设计方案以及详细的系统稳定性、输出跟踪性能分析.控制器设计基于降维观测器和参数化方法.此方案采用反馈控制,反馈信号不仅仅依赖全状态信息或者输出信号,而是任意不超过系统维数的可测信号.因此,部分状态反馈控制是包含状态反馈、输出反馈控制的新的控制方案,缓解了状态反馈对状态信息的限制,降低了输出反馈控制结构的复杂性.通过引入辅助信号,本文证明了输出匹配条件的存在性、所有闭环系统信号的有界性以及渐近输出跟踪性能.仿真结果验证了该方案的有效性.

基于部分状态信息的模糊控制器设计

基于部分状态信息的控制器是一类特殊的静态输出反馈控制器，一般难以利用线性矩阵不等式工具求解．该文研究了 Takagi-Sugeno 模糊模型的部分状态反馈控制问题，设计问题可以归结为求解一组双线性矩阵不等式．通过使控制器增益由全状态反馈变化为部分状态反馈，这类双线性矩阵不等式可以利用同伦算法求解．从而，镇定模糊部分状态反馈控制器可以通过迭代方法得到．仿真例子验证了算法的有效性．

带输入饱和的双摆桥式起重机神经网络滑模控制

针对现代工业中输入饱和受限的双摆桥式起重机防摇摆控制问题,设计了一种基于神经网络的非奇异终端滑模控制器。首先,分析起重机的非线性动力学系统,并引入抗饱和模块将系统所需的控制力限制在驱动电机能提供的最大驱动力内;然后,采用部分状态信息反馈控制设计控制器,该控制器只需起重机小车位置、速度的反馈信息,无须实时测量吊重和摆角;之后,利用所提控制器跟踪经过规划的S形平滑函数,并用神经网络逼近起重机系统中复杂未知的非线性函数部分;最后,通过李雅普诺夫稳定性理论对系统状态的稳定性进行分析。仿真结果表明,所提控制器能在保证起重机小车准确定位的同时,有效抑制吊钩和重物的残余摆动,并且对外界干扰具有较强的鲁棒性。

高可靠性信道反馈自编码器系统设计

为了充分利用信道反馈编码系统中反馈信息,提出了一种针对带有反馈信道的高可靠性自编码器系统设计方案。该方案通过在发送端引入反馈解码器模块,将编码与反馈信息的提取分成两部分进行,利用端到端的学习方式使发送端和接收端寻找到适合信道的编码和解码算法。针对反馈解码器模块,给出了基于卷积神经网络和双向门控循环单元的两种实现方案。此外,提出了一种节约反馈发送功率的部分反馈方案,通过抽样间隔灵活控制反馈发送功率,同时利用反馈解码器对反馈信息进行恢复和提取。仿真实验表明,在不同码速和不同反馈信道信噪比的情况下,提出的两种信道反馈编码方案的系统误码性能均优于已有文献给出的方案,并且在反馈信道环境较差时,提出的部分反馈方案在节省反馈发送功率的同时仍有0.1 dB的误码性能提升。

基于Matlab/Simulink的欠驱动机械臂仿真实验

根据动力学方程,利用Matlab/Simulink建立了欠驱动两杆机械臂Pendubot的仿真模型和控制器。控制器包括摆起控制器、平衡控制器和切换控制器。摆起控制器采用部分反馈线性化方法,平衡控制器采用线性二次型调节器(LQR)。首先进行Pendubot系统的摆起控制,然后当接近竖直向上的位置时,将控制器转换为平衡控制器。该仿真实验有利于培养学生的实际动手能力、独立思考能力和创新能力。