永磁直线伺服系统的l_1速度控制器设计

永磁直线伺服系统具有高速、高响应和直接驱动等优点,但负载扰动及系统参数变化会降低系统的伺服性能,为了削弱上述不确定性因素的影响,采用l1控制方法设计速度控制器。基于直线电机离散模型,利用youla参数化法将l1速度控制器设计转化为匹配模型最优控制器Q的设计。从给定的控制器阶数出发,将无限维的l1问题转化为有限维的线性规划问题。仿真结果表明,该控制策略不仅具有良好的快速跟踪性能,而且对系统参数变化和外部扰动具有很强的鲁棒性。

一类线性网络控制系统鲁棒L_1控制

研究一类网络控制系统(NCS)的L1控制问题。针对一类具有时延和丢包的网络控制系统,将其建模为线性时变时延系统,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法建立具有鲁棒L1性能约束的状态反馈控制器。首先给出闭环系统渐近稳定且具有峰-峰值性能约束的充分条件,然后给出网络控制系统状态反馈控制器L1控制率的设计方法,最后利用LMI工具箱求解控制器参数。数值算例结果证明了该方法的可行性。

双时滞线性切换正系统的鲁棒L_1控制器设计

设计了一类正系统在任意切换信号下的鲁棒L1控制器。针对一类带有状态时滞和输入时滞的线性切换正系统,基于线性余正Lyapunov-Krasovskii泛函和平均驻留时间理论,推导出在任意切换信号下使系统指数稳定且具有干扰抑制能力γ的充分条件,进一步设计了鲁棒L1控制器,保证系统不仅是指数稳定且具有干扰抑制能力γ。最后通过数值仿真示例证明了控制器的有效性。

一类带有混合噪声的非线性随机时滞系统鲁棒L_1控制

针对一类带有混合噪声的非线性连续不确定随机时滞系统,研究了鲁棒L_1控制器的设计问题。通过构造时滞依赖的Lyapunov函数,利用积分不等式方法,建立系统在均方意义下渐近有界的充分条件,并在此基础上设计控制器,使闭环系统均方渐近有界且输出峰值小于给定的L_1性能指标γ。基于LMI技术,将鲁棒L_1控制问题转化为凸优化问题,并通过一组线性矩阵不等式予以解决。最后,通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性。

非线性连续时间系统L_1控制的非线性反馈(英文)

用集值分析方法研究了仿射非线性连续时间系统具λ 指数收敛率和 ρ 性能的L1 控制问题。首先 ,引入连续时间系统的受控λ 收缩集概念 ,并建立了与其Euler逼近的离散系统的受控收缩集之间的关系。然后 ,结合此概念 ,得到了这个问题有静态连续非线性解的充分条件。这推广了在稳定性意义下文献中的结果。

基于L1自适应控制的无人机横侧向控制

在设计无人机飞控系统时,以往采用PID增益调参,由于每架飞机参数的不确定,传统方法费时费力。为了克服传统方法对系统参数和模型结构的依赖,提出了一种对小型无人机进行横侧向滚转角控制设计的新的L1自适应控制方法。该方法将飞机在包线内的参数变化和耦合视为模型的时变参数和干扰;构建的L1横侧向控制律能够对控制信号中的高频振荡进行有效抑制。仿真验证的结果表明,所设计的控制器能够控制跟踪误差渐进收敛且跟踪效果良好。

基于L_1自适应方法的四旋翼飞行器纵向控制

针对四旋翼飞行器姿态控制系统欠驱动、强耦合、强振动的特性以及非零初始误差的客观存在,采用了一种新型的L1自适应算法,将模型的非线性因素和耦合项视作时变参数和干扰,设计了L1自适应控制器,突破了传统自适应控制固有的时变参数频率限制,有效抑制了飞行器机械振动所引起的高频干扰;同时,在飞行器存在非零初态跟踪误差情况下,避免了瞬态误差的出现,确保输入力矩在可控范围内一致有界。最后,仿真结果验证了算法的鲁棒性。

基于非线性L_1自适应动态逆的飞行器姿态角控制

钊对常规动态逆控制器不能有效抵消系统中的不确定性这一缺点,提出了一种非线性L_1自适应动态逆控制方法.该方法能够克服常规动态逆的不足,在保证系统鲁棒性的前提下,提升飞行器姿态角控制效果.首先,采用时标分离原理,将姿态角控制系统分为内外两个回路:外回路采用常规动态逆控制器,用于姿态角的跟踪控制;内回路采用非线性L_1自适应控制器,用于角速率的控制.其中,L_1自适应控制器由静态反馈控制器和自适应控制器组成:静态反馈控制器通过状态反馈实现,用于保证内回路的稳定和具有期望的闭环特性;自适应控制器由状态观测器、自适应律和控制律组成,用于抵消系统中的不确定性.其次,对所提控制方法的稳定性进行了分析,结果证明了该控制方法能够保证内回路的稳定和外回路的误差有界.最后,在综合考虑多种不确定性的情况下,将本文提出的非线性L_1自适应动态逆控制方法用于某无人飞行器姿态角控制,仿真结果验证了该控制方法的有效性和鲁棒性.

具有输入约束的飞机姿态L_1自适应控制

针对具有模型不确定性、控制舵面故障以及非线性干扰的飞机俯仰姿态控制问题,基于L1自适应方法设计增广控制器。设计合适带宽的低通滤波器,以满足控制器快速自适应要求,保证系统输入输出信号的一致性能有界。考虑伺服控制实际存在的幅值约束,推导出所设计的自适应控制系统的稳定性条件及其性能界,即忽略幅值约束时,选择足够大的自适应增益,闭环系统性能能够任意接近参考系统;考虑幅值约束时,闭环系统的性能可以通过增大自适应增益得以改善,但是不能任意接近参考系统。仿真验证了所设计的飞机姿态控制系统的有效性,结果表明控制器对有界不确定性和干扰具有鲁棒性,同时满足输入约束要求。

飞机翼面损伤的L1自适应重构控制方法研究

进行飞机翼面损伤下的重构控制对提高飞机的安全可靠性具有重要的意义,传统的自适应重构控制方法易产生高增益和高频震荡,提出一种基于L1自适应控制的重构控制方法,可同时满足快速自适应和鲁棒性特点;首先根据翼面故障对飞机气动特性的影响,建立故障参数模型,然后根据L1自适应控制快速自适应和鲁棒性的特点,选择合适的自适应律和滤波器进行重构控制器的设计,最后根据飞机升降舵翼面损伤情况进行仿真分析,结果表明文中所用方法可以进行部分翼面损伤的重构控制,能够快速响应和抑制高频震荡,重构控制取得了满意的效果。

互质因子摄动系统最优l_1鲁棒控制:连续性与自适应控制(英文)

针对具有互质因子摄动和未知干扰的离散时间系统研究了一种自适应鲁棒控制策略 .本文的主要工作包括三个方面 .首先建立了互质因子摄动系统最优l1鲁棒控制设计的连续性 .然后 ,提出了一种带变死区的参数鲁棒估计投影算法 .最后 ,结合所提出的参数估计算法和最优l1鲁棒控制 ,利用确定性等价原理提出了互质因子摄动系统的一种新的自适应鲁棒控制方法 .基于本文建立的l1优化设计的连续性 ,证明了自适应鲁棒控制的全局稳定性 。

基于L_1神经网络自适应算法的飞行器姿态控制

针对四旋翼飞行器系统非线性、欠驱动、强耦合的特性,提出了基于Sigmoid作用函数的L1神经网络自适应算法姿态控制器。反馈回路中设有低通滤波器,利用神经网络对系统非线性因素在线辨识。只要由低通滤波器和期望闭环系统组成的级联系统L1增益小于非线性因素的李普西兹常数的倒数,就能确保通过提高L1自适应增益,使系统的输入输出信号瞬态响应和稳态跟踪性能与期望的线性时不变系统响应保持一致。仿真验证了算法有效性。

基于T-S模糊模型直驱式数控转台系统L_1次优控制

针对直接驱动数控转台伺服系统易受负载扰动和参数不确定性影响的特点,设计了基于T-S模糊模型的L1次优速度控制器。首先,使用T-S模糊模型来逼近直接驱动伺服系统的数学模型,基于求出的模糊模型来设计控制器。然后利用线性矩阵不等式(LM I)获得速度闭环模糊系统模型的L1范数上边界,将L1最优化控制问题转化成为次优化控制问题。最后通过线性矩阵不等式约束条件保证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的L1次优速度控制器使直接驱动伺服系统对负载扰动和参数不确定性具有较强的鲁棒性。

基于改进L_1自适应的姿态控制研究

针对含匹配不确定性和时变干扰的多变量耦合系统,提出改进L1自适应控制,并进行控制系统闭环分析.针对常规解耦中积分型闭环系统的临界稳定问题,在常规解耦之后附加反馈控制,从而构成同时保证系统解耦性和稳定性的线性解耦控制.解耦后,系统表示为由若干含匹配不确定性和时变输入干扰的无耦合子系统组成.针对各子系统中不确定性和干扰问题,采用L1自适应控制以保证系统的鲁棒性.此外,为避免控制量的瞬时大幅值和大变化率,设计参考信号变换方式,即参考信号中的阶跃跳变部分用正弦信号替代.最后,将所设计改进L1自适应控制应用于飞行器姿态调节中,并通过Matlab数值仿真对所设计的姿态控制系统进行测试和验证,结果表明所设计控制算法和姿态控制系统可行有效.

基于观测器的不确定非线性系统L_1自适应控制

针对一类严格块反馈型不确定非线性系统,采用反步设计方法提出了一种新的基于滑模状态观测器的L1自适应控制方案。由于系统状态不完全可测,首先设计滑模观测器对系统状态进行估计,并分析观测器的收敛性,在此基础上,通过反步法得到系统的理想控制律。为了消除反步控制中的"项数膨胀",引入非线性跟踪微分器来提取理想控制律的微分信号。为提高系统响应的瞬态性能,消除控制输入的高频振荡,引入L1自适应控制对控制律进行改进,通过理论推导证明了闭环系统的稳定性。最后通过数值仿真算例验证了所设计控制方案具有快速的收敛性、良好的跟踪性等期望性能。

含热诱发扰动的挠性卫星L_1自适应控制

为了揭示挠性帆板的热诱发运动机理及其对卫星本体姿态机动的影响,采用拉格朗日能量法建立了主刚体带挠性梁模型受到突加热流时系统的动力学模型,分析了帆板热诱发运动的特性。假设系统的模型参数未知,设计了L1自适应控制器,仅卫星的姿态角和姿态角速度作为反馈量,将帆板热致振动和变形作为未建模动力学特性,实现卫星考虑帆板热扰动力矩的快速姿态机动控制。数值仿真结果表明,环境温度突然变化引起的帆板运动包括准静态变形和振动两部分,同时引起的姿态误差也包括常值偏差和姿态振动,所设计的控制器在系统考虑热引起的扰动时仍可以有效地实现卫星的快速姿态机动,且系统各阶挠性模态稳定,参数估计收敛。

复合A/C轴直接驱动伺服系统混合灵敏度l_1速度控制

复合A/C轴摆头直接驱动环形永磁力矩电机伺服系统易受负载扰动和参数不确定性的影响,使其伺服性能大大降低。文章提出采用l1控制策略设计环形永磁力矩电机速度控制器。以混合灵敏度函数的l1范数为性能指标,通过优化控制器来最小化最坏情况下干扰所引起的峰值误差使系统具有较强的抗干扰性,同时削弱模型不确定性对系统稳定性的影响。仿真结果表明,所设计的混合灵敏度l1速度控制器使复合A/C轴摆头直接驱动环形永磁力矩电机伺服系统对负载扰动及系统参数不确定性具有较强的鲁棒性。

L_1自适应方法在无人战斗机纵向控制中的应用

无人战斗机在空中飞行时,由于各方面因素导致战斗机模型具有大量的不确定性。本文在进行无人机纵向控制设计时,为了提高控制系统的鲁棒性能,采用一种新型的L1自适应控制方法,将无人战斗机模型的不确定性视为时变参数和干扰。最后对所设计的控制系统进行了仿真,结果表明所设计的控制器可使跟踪误差快速收敛且瞬态性能较好。

固定阶L_1控制器的设计研究

给出了一类固定阶次优化问题的解,以及次优化L1控制器的设计.设计算例验证了方法的有效性.

时滞系统的一种低阶l_1-控制

研究了离散时滞系统的一种低阶 l1-控制问题 .得到了系统可实现状态反馈及输出反馈 l1-控制的充分条件 ,并将其转化为线性矩阵不等式 (LMI)形式 ,给出了 l1-控制的显式表达形式 .文中的处理不是转化为无穷维受限优化问题 ,而是优化 l1-范数的一上界 .尽管得到的是次优 l1-控制律 ,但由于它具有确定的结构 。