基于Lyapunov最优反馈控制的月球中继卫星转移轨道设计

随着电推进器及小推力转移变轨的研究逐渐深入,在深空探测领域应用电推力器是必然的发展趋势.文章基于以月球中继卫星的运行轨道地月L2点Halo轨道为目标轨道的轨道转移任务,采用Lyapunov最优反馈控制方法,计算单一轨道根数的局部最优控制率,通过遗传算法调整五个轨道根数的权重,得到时间最优的月球中继卫星小推力轨道转移方案,具有工程应用意义.

三阶三次幂非线性混沌电路的自适应反馈控制和H_(∞)控制

针对三阶三次幂非线性混沌电路,研究其控制问题.首先,给出系统的Lyapunov指数和混沌吸引子,验证系统存在复杂的混沌现象;其次,用自适应反馈控制方法和H_(∞)状态反馈控制方法,设计参数已知和参数未知的自适应反馈控制器以及H_(∞)状态反馈控制器,将混沌系统状态稳定到平衡点上;最后,通过MATLAB软件进行数值仿真验证控制器的有效性,并对两种控制器的控制效果进行比较.

区间二型模糊系统动态输出反馈控制设计

本文研究了一类连续时间区间二型模糊系统的稳定性和广义耗散性能分析以及动态输出反馈控制器设计问题.首先,简要的介绍了区间二型模糊系统和线积分Lyapunov函数.然后,利用线积分Lyapunov函数方法,建立了使系统满足渐近稳定和广义耗散性能的充分条件.与二次型Lyapunov函数方法得到的条件相比,利用线积分Lyapunov函数方法得到的充分条件保守性更小.该充分条件关于一些矩阵变量是非线性的,利用Finsler引理将其转化为线性矩阵不等式形式,得到了输出反馈控制器存在的充分条件.最后,通过数值算例验证了设计方法的有效性.

非线性反馈控制优化的Lyapunov函数模型

针对标准Lyapunov函数在工业复杂系统预测控制的应用中还存在控制约束力较差等问题,本文提出了一种基于非线性反馈控制优化的Lyapunov函数模型。首先采用GB公式引入Lyapunov函数,通过其变分方程来构造Lyapunov函数,同时可以将线性方程化为不同的等价系统,然后采用连续映射对原函数的反馈控制能力进行优化,将其转换为线性赋范空间,扩大非线性仿射控制系统的镇定问题,控制Ly Paunov函数的寻找范围,最后将改进算法对某工业复杂系统进行预测控制的实例仿真。仿真实验结果表明,本文提出的基于非线性反馈控制优化的Lyapunov函数具有更好的约束性,能很好地对复杂工业系统进行预测控制。

一种鲁棒故障检测与反馈控制的最优集成设计方法

研究线性不确定系统的反馈控制器与鲁棒故障检测滤波器集成设计问题.基于新提出的性能指标函数,将鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为最优化问题,通过求解Riccati方程可得到鲁棒故障检测滤波器设计问题的最优解.在共用同一状态观测器的情况下,将反馈控制器和鲁棒故障检测滤波器的集成设计问题归结为两目标优化问题,解决了同时满足闭环控制系统设计要求和故障诊断系统鲁棒性能的最优集成设计问题.简例验证了提出算法的有效性.

高周期混沌轨道的最优反馈控制

提出使用最优反馈控制的方法来进行不稳定高周期轨道的镇定控制 ,最优控制的目标函数是系统轨道与目标轨道间的偏差。该方法为高周期轨道上的各周期点设置反馈控制器 ,并按最优控制的方法选择反馈控制的有关反馈系数 ,用数值方法求解最优反馈控制问题。对 Ikeda映射的仿真实验证实了最优反馈控制在镇定高周期轨道及抗噪声方面的能力。

利用Lyapunov指数分析机械手反馈控制中的混沌运动

给出了一种适用于一般混沌系统最大Lyapunov指数计算的数值算法 ,并应用于Duffing方程系统、Lorenz系统和R¨ossler系统 ,验证了该方法的有效性。分析了平面两自由度机械手基于多变量比例微分反馈控制中的混沌现象 ,在给定的几种特定参数条件下 ,计算了机械手混沌模型的最大Lyapunov指数 ,结果表明机械手在反馈控制下会出现混沌运动。

无刷直流电机自适应补偿最优状态反馈速度控制

为了提高无刷直流电动机调速系统的动态响应速度、稳态精度和抗随机干扰的能力,给出一种具有自适应补偿能力的最优状态反馈控制策略。推导出无刷直流电动机的状态空间模型,采用卡尔曼滤波器的状态估计,提出一种基于动态规划的最优状态反馈控制策略,给出了一种自适应控制算法,用来补偿输入信号受干扰而产生的偏差。仿真和实验结果表明,提出的方法使系统具有较好的调速性能,验证了提出方法的有效性与可行性。

强非线性中立型随机时滞系统的间歇性反馈控制

本文研究的是一类系数是强非线性的混合中立型随机时滞系统的间歇性反馈控制问题.与现有的间歇性控制器不同,该控制器可以随意改变有效时间域的长短,并根据有效时间域的不同,去接受不同的输入形式,如:周期性时间输入、有界非周期性时间输入、指数非周期性时间输入和全时间输入等.最后,利用Lyapunov函数,M–矩阵和Ito公式,证明了其系统的指数稳定和几乎确定的稳定,并通过算例仿真验证了该控制器的有效性和正确性.

基于反馈线性化的风力机变桨距最优跟踪控制

依据双馈风力发电机组二阶数学模型,研究风电机组在高于额定风速时的输出功率恒定问题;应用反馈线性化及最优控制理论,给出风机状态变量反馈线性化控制律的形式;在定义跟踪误差的基础上,设计出最优跟踪控制器。利用Matlab/Simulink仿真软件搭建仿真平台,验证所设计控制器的正确性和有效性。与传统的PI(比例积分)变桨距控制相比,在随机风、突变风及渐变风下,所设计的变桨距最优控制器都能够较好地保持输出功率基本恒定,具有较强的鲁棒性。

四轮移动机器人轨迹跟踪的最优状态反馈控制

对具有量测噪声、模型噪声和输入信号干扰的四轮移动机器人轨迹跟踪的最优状态反馈控制进行研究.建立系统的运动学与动力学方程和轨迹生成方程,导出了相应的离散状态方程式,采用卡尔曼滤波器对伴有高斯白噪声的系统状态方程进行了状态估计,提出一种基于李亚普诺夫稳定性的最优状态反馈控制策略.给出了补偿输入信号干扰的自适应算法.仿真结果表明,所提出的控制算法,在四轮移动机器人轨迹跟踪中,能有效地抑制系统的模型、量测和输入信号中的随机噪声和扰动,提高系统的跟踪精度和动态响应速度,使系统具有优良的静、动态特性.

H^∞状态反馈控制及其最优解的探讨

本文研究了状态完全可得时Ｈ＾∞状态反馈控制问题，给出了基于一个代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程的Ｈ＾∞状态反馈控制问题的次优解，并对一种特殊情况提出了求最优解的解析方法。

离散T-S模糊系统状态反馈最优H∞控制器设计

为了研究离散T-S模糊控制系统的状态反馈H∞控制问题。考虑了受控输出中输入变量系数不为零的情况,对离散T-S模糊控制系统系统提出了一状态反馈最优H∞控制的新方法,基于系统状态完全可以测量的前提下,把闭环系统的扰动抑制度γ的最优问题转化为一个矩阵的最大特征值的最小化问题;同时通过相关的LMI定理,把H∞控制器增益存在的充分条件归结为一组线性矩阵不等式(LMI)问题,该线性矩阵不等式问题可以通过凸优化技术得以解决,给出的结果更具一般性意义。此外,利用隶属度函数的特点近一步降低了控制器增益存在的条件的保守性。最后,一个具体的仿真例子说明了该算法的可行性。

传热分布参数系统最优状态反馈控制设计

在对工业分布参数系统开环最优控制研究的成果基础上,本文进一步讨论如何实现分布参数最优反馈控制的问题。设计了线性二次型最优状态反馈控制器,描述了在双曲型和抛物型的实际传热过程中的应用。对分布参数系统的可观测性及状态估计问题也作了初步探讨。

引导混沌轨道的最优反馈控制

为改善最优引导控制的抗噪声能力,提出一种可用来引导混沌轨道的最优反馈控制模型,该模型考虑了引导控制速度、精度等综合指标.从非线性系统全局反馈控制的角度来看,这种方法提供了一种用最优控制方法来选择反馈控制有关参数的新思路.文中使用十进制编码的遗传算法进行最优控制问题的求解.大量以Hénon映射为引导对象的数值实验表明,最优反馈引导控制在抗噪声能力。

反馈线性化最优滑模变结构励磁控制

将滑模变结构控制具有对摄动的完全自适应性与反馈线性化理论和最优控制理论结合起来,针对励磁系统,提出了一种基于反馈线性化最优的滑模变结构控制方法,给出了控制器的设计过程,避免了通常设计滑模变结构控制器时参数选取的盲目性,保证系统运行在较佳状态,且按指数趋近律设计的滑模变结构控制器不易产生抖动.仿真结果表明,这种方法能够充分发挥滑模变结构控制的鲁棒性优点,对电力系统具有较好的稳定作用.

非线性离散系统基于控制Lyapunov函数的反馈镇定

以控制Lyapunov函数为基础,研究了一类具有多个输入的非线性时间离散系统的反馈镇定问题.在假设存在一个二次型控制Lyapunov函数的前提下,明确给出了使得这类系统的零解全局渐近稳定的反馈控制律.根据LaSalle不变性原理,建立了使得闭环系统稳定的充分条件.这一结论推广和改进了具有单个输入的仿射非线性系统的反馈镇定问题.

具有反馈延迟特性系统的最优控制器设计及其算法实现

针对反馈传感器具有延迟特性的一类系统，提出了三自由度ＷｉｅｎｅｒＨｏｐｆ 最优控制器设计方法，并给出了状态空间实现算法．

柔性臂振动系统角速度反馈控制的最优指数衰减率问题

讨论柔性臂的端点角速度反馈控制问题。通过对系统特征值和特征函数的渐近表示式的进一步研究 ,用特征扰动的 Payley- Wiener稳定性理论 ,证明了该系统的最优指数衰减率可由系统的谱来确定。

无刷直流电动机调速系统的最优状态反馈控制

研究了具有量测噪声和负载干扰的无刷直流电动机实时最优速度的控制方法.建立了系统的硬件结构,并推导出系统的数学模型.采用卡尔曼滤波器的状态估计,提出了一种基于动态规划的最优反馈控制策略;给出了补偿量测噪声和负载干扰的自适应算法.仿真研究的结果表明,提出的方法使系统具有较好的动态性能,验证了提出方法的有效性与可行性.