非仿射纯反馈非线性系统的自抗扰控制

针对一类具有外部扰动的不确定非仿射纯反馈非线性系统,结合反演和自抗扰技术,提出了一种新的控制设计方案,该方案中反演设计的每一步引入了自抗扰设计,同时采用微分器和扩展状态观测器分别估计虚拟控制的导数和系统的未知部分.与现有设计方法不同,它不是直接利用逼近定理来构建理想的控制器.该方案设计过程简单,并且通过输入状态稳定性分析证明了系统状态能渐近收敛到原点的任意小邻域内.仿真结果证实了该方法的有效性.

输入受限的非仿射纯反馈不确定系统自适应动态面容错控制

针对存在执行器故障和输入饱和受限的非仿射纯反馈不确定动态系统,提出了一种自适应动态面容错控制策略.在不损失模型精度和考虑系统输入饱和受限的前提下,基于中值定理将非仿射系统转化为具有线性结构的时变不确定系统,在此基础上,再利用参数自适应投影技术对有界不确定时变参数进行在线估计,参数估计误差和外界扰动采用非线性动态阻尼技术进行补偿,并利用双曲正切函数和Nussbaum函数处理系统输入饱和受限和控制增益函数方向未知的问题,同时将反演法和动态面法相结合设计鲁棒自适应控制器,消除了反演法的计算膨胀问题,并且在系统出现执行器失效故障的情况下可确保稳定跟踪.最后,根据解耦反推法,基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的半全局一致最终有界.仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性.

非仿射纯反馈不确定系统预设性能鲁棒自适应控制

针对一类结构和参数及控制方向均未知的非仿射纯反馈非线性不确定系统,提出了一种保预设性能鲁棒自适应控制方案。首先引入性能函数和误差转换函数,通过误差转换将原始的输出误差存在性能约束的受限系统转换为等价的非受限系统;其次,基于中值定理将非仿射型系统转化为具有线性结构形式的时变系统,并同时利用自适应投影算法对有界时变参数进行辨识,参数辨识误差和外界干扰采用非线性阻技术项进行补偿;随后综合运用反演技术和Nussbaum函数设计控制器并进行稳定性分析。所设计的控制器不仅能够保证闭环系统所有信号有界且输出误差满足预设的瞬态及稳态性能要求;最后,仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性。

非仿射纯反馈非线性切换系统自适应控制

针对一类单输入单输出的非仿射纯反馈非线性切换系统,研究了一种在任意切换下的自适应控制策略.首先,引入中值定理处理系统的非仿射特性问题,并利用径向基函数神经网络逼近系统的未知非线性动态.然后,采用Nussbaum函数处理系统控制增益未知的问题,且在反演设计的每一步引入低通滤波器以解决"微分爆炸"问题.最后,基于共同Lyapunov函数设计状态反馈控制器,并分析闭环系统的稳定性.所设计的控制器避免了切换发生时控制参数跳变和调节参数过多的问题,减少了计算负荷,可以保证闭环系统所有信号半全局一致有界,且跟踪误差可收敛到原点的一个较小邻域.仿真结果验证了控制策略的有效性.

非仿射纯反馈非线性系统的自耦PID控制

针对非仿射纯反馈非线性系统的控制难题,使用了一种自耦PID (ACPID)控制方法。该方法通过引入一个未知状态和一个未知扩张状态,将未知非仿射纯反馈非线性系统映射为等价的未知线性仿射系统,并构建了一个在扩张状态反相激励下的受控误差系统,进而设计了以速度因子为核心耦合因子的自耦PID协同控制律模型。在复频域分析了ACPID协同控制系统的全局鲁棒稳定性,仿真结果验证了所提控制方法的有效性,在未知非线性复杂系统控制领域具有重要的理论意义和广泛的应用前景。

不确定纯反馈系统非线性比例反演控制

针对一类不确定非仿射纯反馈系统,结合反演法、Nussbaum函数和非线性比例控制器,提出了一种新的控制器设计方案。该方案基于双性能函数设计非线性函数以构建非线性比例控制器,同时在反演设计中的每一步引入Nussbaum函数以满足系统结构和参数未知、控制方向未知、初始状态未知及预设性能控制的需求。所设计的控制器结构极为简单,在线调整的参数个数极少。最后,基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统所有信号一致有界。仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性。

纯反馈非线性系统的鲁棒自适应跟踪控制

针对一类非仿射函数不连续的纯反馈非线性系统,提出了一种鲁棒自适应控制方法。放宽了对非仿射函数的连续性条件和边界条件,非仿射函数的边界均为未知连续函数,利用动态面控制技术避免了对虚拟控制律反复求导而导致的计算复杂性问题。从理论上证明了所设计的方法能够保证闭环系统所有信号半全局一致终结有界,且通过选择合适的设计参数使系统输出能渐近收敛到原点的任意小邻域内。仿真结果表明了所提出方法的有效性。

未知初始跟踪条件的纯反馈系统预设性能有限时间容错控制

针对具有执行器故障和未知初始跟踪条件的非仿射纯反馈系统,研究其预设性能有限时间容错控制问题。采用中值定理处理非仿射系统,考虑控制方向未知,用Nussbaum增益函数解决控制器设计问题。借助一种与系统初始条件无关的预设性能控制设计方法,在跟踪误差的初始状态未知时依然可设计预设性能控制器。采用传统的有限时间理论及容错控制理论,提出一个预设性能有限时间容错控制设计策略。该策略能够保证系统在未知初始跟踪条件和执行器故障情况下的暂态和稳态性能,以及系统中所有信号的有界性。仿真结果验证了所提策略的可行性。

考虑时变时滞特性的船舶航向自适应控制

针对一类带有时变参数和时滞性质的船舶航向控制系统,提出一种基于后推技术的神经网络自适应控制器。将较高精度的3自由度分离型船舶运动模型(MMG)等价变换为具有时变参数和时滞性质的非仿射非线性船舶航向控制系统。结合动态面控制(DSC)技术、径向基(RBF)神经网络,利用后推技术进行自适应控制器设计。通过对复杂目标信号的跟踪,验证神经网络自适应控制器的有效性。提出的控制方法在对船舶航向实现有效控制的同时,能避免复杂度爆炸等问题,并具有结构简单易于工程实现等优点。稳定性分析结果表明闭环内的所有信号一致最终有界。