未知不匹配互联系统的非对称输入约束分散控制器设计

基于自适应动态规划算法研究了具有未知不匹配互联和非对称输入约束的连续时间非线性系统分散控制问题.首先,根据孤立子系统的局部状态和耦合子系统的参考状态,采用径向基函数神经网络近似未知互连项,从而消除了互联项满足匹配条件且存在上界的常见假设.然后,基于自适应评判框架,将分散最优控制器设计问题转化为一系列子系统非对称约束下局部最优控制器设计问题.利用Lyapunov稳定性定理,证明了不对称输入约束控制器能够迅速地镇定大规模分散系统.其中,引入状态观测器估计大规模非线性互联子系统状态并保证了观测误差满足一致最终有界.另外,利用评判神经网络近似改进后的代价函数,以近似求解Hamilton–Jacobi–Bellman方程,获得满足非对称输入约束的最优分散控制策略.基于评判网络权值更新规则,通过选择合适的Lyapunov函数保证了权值近似误差满足一致最终有界.最后,通过仿真实例验证了该算法的有效性,并通过与未改进代价函数的传统方法对比,体现了该方法的先进性.

非对称输入下矩阵变换器新型电流控制策略

针对矩阵变换器的非对称输入情况,分析了其虚拟直流电压与输入电源的关系,推导了在非对称输入时虚拟直流电压的表达式,提出了基于虚拟直流电压预测的调节控制策略,即在一个开关周期内实时预测虚拟直流电压,通过预测调节系数对虚拟直流电压进行补偿,维持其为恒定值。该方法不仅降低了交流直接供电下输入电源不对称对输出的影响,使输出SPWM的控制可借鉴传统逆变器的经验,而且保证了矩阵变换器输入空间矢量的正确调制。给出了预测调节控制的原理及具体实现方法。仿真及试验结果表明,虚拟直流预测策略适用于交流变频驱动系统,可有效抑制输入不对称的影响,提高矩阵变换器在交流驱动场合的实用性。

基于非对称输入的支链嵌套并联机械手残余振动抑制研究

以一种三自由度支链嵌套并联机械手为研究对象,针对该机械手启/停过程中的残余振动问题,基于非对称输入进行了实验研究。首先通过调节非对称系数确定了在不同位移下的关节轨迹。然后采用非对称曲线加减速方法对电动机输入信号进行规划。最后通过搭建振动检测系统测试了在不同输入下的机械手动平台的振动图样。实验结果表明通过调节非对称输入的参数可以抑制机械手的末端残余振动,提高其运行平稳性。

矩阵变换器在非对称输入电压情况下的一种改进控制法

在非对称输入电压情况下 ,矩阵变换器基于空间矢量控制法的输出电压和输入电流中都将含有谐波分量。通过采用时变调制比的方法 ,可以消除不对称输入电压的影响 。

非对称输入饱和下的非仿射不确定系统自抗扰反演控制

针对一类具有内部动态和外部扰动未知以及非对称输入饱和约束的非仿射系统,提出一种自抗扰反演控制方法.首先基于自抗扰控制思想,通过直接从非仿射项中提取线性控制项,将非仿射系统转化为仿射非线性形式.在此基础上,在每一步反演控制器设计中,引入扩张状态观测器对系统总的不确定项进行估计,引入跟踪微分器解决虚拟导数的"计算膨胀"问题.在设计真实控制律时,利用双曲正切函数设计一种辅助补偿系统,用来处理输入饱和引起的控制量偏差.基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的所有信号有界且跟踪误差可渐近收敛到原点的任意小邻域内.仿真比较结果验证了所提出方法的有效性,体现了一定的工程应用价值.

基于改进的独立模态空间控制法对柔性多输入多输出非对称结构的主动振动控制研究

基于柔性多输入多输出非对称结构的振动问题,开展基于改进的独立模态空间控制法(MIMSC)的主动控制研究.该文提出的MIMSC可以极大改善传统IMSC存在的诸多问题.MIMSC可以使用有限组传感器/驱动器控制多组振动模态,极大降低了计算量,并且可以组合不同组传感器/驱动器控制不同模态.使用柔性多输入多输出非对称结构的数学模型,该文提出的MIMSC具有极大潜力拓展到更大型的系统中.仿真及实验结果表明,新设计的MIMSC控制算法可以控制任意数量的模态,大大降低在线计算量,从而更容易扩展到大型系统中.

死区非线性输入系统的自适应迭代学习控制

针对一类含有非对称死区输入和任意初态的非线性系统,本文提出了一种实现有限作业区间跟踪控制的神经网络迭代学习控制(ILC)算法。构造新的修正函数形式设计校正参考轨迹,放宽了迭代学习控制初值一致要求。利用径向基函数(RBF)神经网络估计和补偿系统的不确定性及死区参数,从而设计迭代学习控制器。引入一级数收敛序列用于处理重构误差对系统跟踪性能的影响,并给出了未知参数的微分-差分学习律。理论分析表明,该控制器能够实现系统状态在预指定作业区间上对参考轨迹的零误差跟踪。最后的仿真结果验证了所提控制算法的有效性。

非对称饱和扇形输入非线性系统的自适应模糊控制

针对一类具有未知不确定性,且状态不可测的非线性系统,考虑了输入端的饱和非对称扇区非线性特性影响,提出了系统模型未知情形下基于自适应模糊观测器的跟踪控制方案,采用Lyapunov-Krasovs kii函数给出了滑模控制器参数和模糊逻辑的自适应调整律.所提方法不仅可保证闭环跟踪系统的稳定性,还削弱了传统方法对模型结构的依赖性。仿真结果表明,本文方法可用于实现某型船舶在复杂海况条件下三自由度目标的准确跟踪控制。