基于复合自适应的Buck变换器预设性能控制

针对Buck型变换器在复杂环境下发生负载波动时输出电压受扰的问题,提出了一种复合自适应预设性能控制方案以提升其控制效果。首先,利用自适应律对模型中包含负载项的非线性函数进行预测估计,同时通过在自适应律更新过程中构建并行估计模型获取预测误差,并将预测误差和跟踪误差融合以设计自适应参数更新律。然后,采用广义比例积分观测器来对剩余不确定性和外部扰动进行估计,并在控制律中进行补偿。最后,结合指令滤波反步控制和指定时间预设性能控制技术,提出了Buck型变换器复合自适应预设性能控制方案。所提出的方案保证了对负载波动的高精度预测,避免了在突发情况下输出电压超出预设函数范围,此外还证明了闭环控制系统中的信号收敛性。实验结果表明,复合自适应预设性能控制在负载突然减小的情况下系统最大偏离电压为0.376 V,相比于传统自适应反步控制的1.773 V减少了78.7%,验证了所提方案的有效性以及优越性。

具有不确定控制增益严格反馈系统的自适应命令滤波控制

针对一类具有不确定控制增益的严格反馈系统,提出一种基于命令滤波反推技术的自适应神经网络控制方法.该方法采用神经网络对系统中的未知非线性函数进行逼近,并引入命令滤波反推技术克服“计算膨胀”的问题.与现有的命令滤波反推控制文献相比,本文通过构造自适应误差补偿系统,同时消除滤波器产生的边界层误差和不确定控制增益对系统性能造成的影响.仿真结果验证了所提控制方法的有效性.

随机非线性系统的有限时间命令滤波输出反馈跟踪控制

研究了一类随机非线性系统的输出反馈跟踪控制问题。首先,引入带有补偿机制的有限时间命令滤波技术,以解决传统反步法带来的复杂度爆炸问题。然后,借助于自适应控制策略来补偿不确定参数。在该控制策略下,输出信号能够在有限时间内跟踪给定的目标信号。利用随机有限时间稳定性理论,将有限时间命令滤波技术与模糊逻辑系统相结合,确保输出跟踪误差系统能够在有限时间内实现稳定。最后通过仿真验证设计控制器的有效性。

一类刚性负载双轴伺服系统的非线性观测器控制设计策略

提出了一种基于非线性观测器的命令滤波自适应反步控制(OCFABC)方法,以解决具有LuGre摩擦模型的双轴伺服系统中的位置跟踪和速度同步问题。观测器用于系统摩擦补偿。命令滤波器作用于虚拟控制信号,解决反步法中的计算爆炸问题,建立误差补偿方程,提高跟踪精度。此外,还设计了速度同步信号,以达到更好的系统同步效果。利用Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。最后,通过仿真和试验结果证明了所设计方法的有效性和优越性。

基于NDO的ROV滤波反步轨迹跟踪控制

针对作业型遥控水下机器人(ROV)在轨迹跟踪过程中存在模型非线性、强耦合、模型参数不确定和外界干扰不确定等问题,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的滤波自适应反步控制策略。使用NDO观测模型的不确定性和外界干扰,通过指令滤波器避免了直接对虚拟控制量解析求导的过程,利用自适应律补偿观测器观测残量。通过Lyapunov稳定性理论证明了跟踪误差系统的渐进稳定。仿真实验表明,设计的控制器能够实现精确的轨迹跟踪,具有较好的鲁棒特性。

一种非线性滤波器在协调控制系统前馈控制中的应用

西北电网联络线调度下AGC指令复杂多变对火电机组稳定运行不利,为了改善火电机组协调控制前馈系统在AGC指令频繁小幅度波动时造成锅炉燃料量大幅度摆动的问题,研究了一种可变滤波时间的非线性滤波器;依据AGC指令变化幅度设计一种变滤波时间的非线性滤波器,对其动态微分部分输出信号进行增益修正和滤波处理;采集西北某电厂660 MW 24 h AGC指令进行算例分析,通过对比改进前后的燃料量指令证明该非线性滤波器可以实现:AGC指令大幅度变化时,前馈足额快速输出,以维持机前压力稳定;AGC指令小幅度频繁波动时,减小前馈输出幅值并增加滤波时间以减少燃料量波动。通过对比改进前后的燃料量指令,证明了可变滤波时间系数的滤波器具有应用价值。

考虑铁损的永磁同步电机随机命令滤波控制

针对永磁同步电机在运行中产生的随机扰动问题,提出了一种考虑铁损的永磁同步电机随机命令滤波控制方法。运用命令滤波技术解决了在电机反步控制中出现的“计算爆炸”问题,引入补偿信号消除滤波误差,采用神经网络技术近似系统中未知的随机非线性函数,选择随机Lyapunov函数并分析系统的稳定性。仿真结果表明,该控制方法能够实现对预期设计的信号的快速跟踪,有效地解决了系统的随机扰动问题,保证了系统的稳定性。

考虑输入饱和的永磁同步电机随机命令滤波控制

针对永磁同步电机驱动系统中存在的随机扰动问题,本文在自适应反步法基础上,利用模糊逼近原理逼近系统中未知的非线性函数,并运用命令滤波技术,解决了传统反步法中因对虚拟控制函数连续求导而产生的计算爆炸问题,实现对考虑输入饱和的永磁同步电机随机非线性系统的位置跟踪控制,为验证本方法的有效性,采用Matlab进行仿真实验。仿真结果表明,本文设计的控制器能克服输入饱和的影响,很好的跟踪设定的期望信号,并且保证跟踪误差收敛在原点很小的邻域内,实现了对永磁同步电机快速有效的控制。该研究对实际系统具有一定的应用价值。

基于NDO的船舶横摇指令滤波反演控制方法研究

针对高海情下船舶非线性横摇控制问题,设计一种基于非线性干扰观测器的指令滤波反演控制器。给出无因次化非线性船舶横摇运动数学模型,并通过功率谱加权平均的方法对海浪干扰力矩进行建模。利用非线性干扰观测器去观测随机海浪的干扰,并选择合适的参数使得观测器的观测误差收敛。在引入了非线性干扰观测器的非线性横摇模型上,设计指令滤波反演控制器,使得整个系统稳定。在海浪随机干扰下采用该控制策略,分别与比例-微分控制器、指令滤波反演控制器进行对比,结果表明,设计的控制器有更好的跟踪性能和减摇效果。

具有间歇性执行器故障的非线性系统自适应CFB控制

控制系统的执行器经常发生各种未知的间歇性故障.如何有效地处理这些故障对系统的影响是一个难题.针对一类不确定严格反馈非线性系统,提出一种自适应CFB(Command filtered backstepping)控制方案解决了间歇性执行器故障的补偿问题.利用神经网络逼近控制器中的未知函数,并采用投影算子实时在线更新控制器中的估计参数使得参数估计值随着故障次数的累积而不断增加的问题被消除.提出改进的Lyapunov函数证明了所提出的方案能够保证所有闭环信号的有界性,同时建立了跟踪误差与Lyapunov函数跳变幅度,最小故障时间间隔,设计参数之间的关系.如果Lyapunov函数的跳变幅度越小以及两个连续故障之间的时间间隔越长,系统的稳态跟踪指标越好.通过迭代计算建立了暂态跟踪误差指标的均方根型界.该界表明了通过选择恰当的设计参数,可改善系统的暂态指标.仿真结果表明了所提方案的有效性.

船舶航向非线性系统自适应模糊补偿控制

研究了船舶直航和谐波航向控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,将自适应模糊补偿技术应用到船舶航向非线性响应模型中,利用万能逼近定理构造模糊系统逼近系统中的未知非线性,提出了一种基于自适应模糊补偿且带有物理约束二阶滤波器的鲁棒跟踪控制器.运动响应模型考虑了建模误差和外界干扰,模糊系统能有效地逼近非线性系统,控制器能够准确地跟踪预设航向和转首角速度.舵角控制结合舵机伺服系统模型,操舵情况符合物理现实.数值仿真在相同控制参数下与传统比例-微分(PD)控制作比较,结果验证了自适应模糊控制器的有效性和优越性.

基于有限时间永磁同步电机命令滤波位置跟踪控制

针对永磁同步电机动态数学模型存在的问题,本文基于永磁同步电机非线性模型,利用有限时间的控制方法,对永磁同步电机的命令滤波位置跟踪控制进行研究,提高了系统的收敛速度及干扰抑制能力。在传统反步设计方法的基础上,引入命令滤波技术,克服了在传统反步控制中由于对虚拟控制函数连续求导引起的"计算爆炸"问题,通过设计补偿误差机制,减小了滤波误差,并利用Matlab仿真软件进行仿真验证。仿真结果表明,本文设计的控制方法能够克服负载扰动的影响,使跟踪误差收敛到原点一个充分小的邻域内,实现了对永磁同步电机准确快速的位置跟踪控制。该研究在实际工业过程中具有一定的实用意义。

一类量化非线性系统的指令滤波反推控制器设计及其在车辆悬挂系统中的应用

针对1类具有量化输入信号的非线性系统,设计了其指令滤波反推控制器,并利用Lyapunov稳定性理论,分析了闭环系统的稳定性,证明了指令滤波反推控制器能够有效地简化积分反推控制器设计时对虚拟控制求偏导的计算,特别是当系统的阶数比较高时,优势会更加明显,表明指令滤波反推控制器比积分反推控制器更适用于实际控制系统。最后,将理论分析结果应用于车辆的主动悬挂控制系统,并进行仿真验证,实验结果验证了本文所提控制算法的有效性。

舰载机着舰非线性反演控制方法研究进展

现在舰载机着舰控制以线性方法为主,而着舰的非线性特征和舰尾流等外部扰动可能导致线性方法失效,因此有待进一步研究非线性方法在着舰控制领域的应用。首先对非线性控制方法在舰载机着舰中的应用进行了综述,总结了各类非线性方法在着舰应用的优势及不足;然后针对反演这一非线性方法进行了重点概述:在分析舰载机传统反演方法不足的基础上,结合舰载机着舰过程中因为外界环境扰动和雷达噪声等因素可能引发的舵面受限,重点总结了受限指令反演方法在一般飞控的研究进展,研究了受限指令反演方法的优势和不足,探讨了将受限指令反演方法引入着舰控制的可能性;最后对未来发展方向进行了展望。

考虑测量不确定和输入饱和的充液航天器自适应鲁棒控制

本文研究了三轴稳定充液航天器控制系统中同时存在测量不确定,外部未知干扰,参数不确定和控制输入饱和的鲁棒自适应姿态机动控制问题.建模过程中,将晃动液体燃料等效为粘性球摆模型,采用动量矩守恒定律推导出充液航天器的耦合动力学方程.提出了一种将反步控制方法结合非线性干扰观测器和指令滤波器的鲁棒饱和输出反馈复合控制策略,该控制策略不仅能继承反步控制方法的优点,而且通过引入非线性干扰观测器实现对未知外部干扰,参数不确定以及测量不确定的补偿,还能利用指令滤波器处理控制力矩输入饱和的不利影响.基于Lyapunov稳定性分析方法证明了系统状态变量的渐进稳定性.仿真结果验证了提出控制方法的有效性和鲁棒性.

基于指令滤波的直接自适应模糊控制

针对严格反馈型不确定非线性系统,提出一种基于指令滤波的直接自适应模糊控制方案。系统的未知非线性函数由模糊系统在线逼近,采用直接自适应模糊控制器,无需在线辨识控制对象的模型。通过设计指令滤波器对指令信号直接求微分,避免了对虚拟信号的反复求导。从而降低了控制器的复杂性,提高系统的控制性能。稳定性分析保证了闭环系统的所有信号都是有界的。仿真算例进一步验证了所提出设计方案的有效性。

基于几乎干扰解耦的非线性系统自适应模糊输出反馈控制

研究了一类基于几乎干扰解耦的MIMO非线性不确定系统的输出反馈控制问题.研究的非线性系统具有嵌入式下三角结构,比严格反馈形式的非线性系统更具一般性,非线性系统的状态部分不可测.通过综合应用模糊逻辑系统和命令滤波反推控制技术,构建自适应模糊输出反馈控制器,命令滤波技术的引入消除了传统反推控制方法运算中存在的计算膨胀,设计的控制器不仅保证整个闭环系统的稳定性,而且在L2增益的意义上抑制了干扰对输出的影响.仿真结果表明了该方法的有效性.

空间态势感知卫星非线性积分滑模控制

研究初始姿态跟踪误差较大和模型参数不确定条件下空间态势感知卫星对典型轨道目标指向跟踪控制问题。在常规积分滑模的基础上,利用最速跟踪滤波理论和超螺旋算法,设计一种新型非线性积分滑模控制器。通过指令滤波,使闭环系统运动初始时刻即在滑模面上,克服了常规滑模控制器到达阶段不具有鲁棒性的缺点。在滑模函数中加入非线性积分项,将稳态误差控制在较小范围内。通过仿真表明这种新型的滑模控制器可完成指向跟踪任务。

基于事件触发的大规模互联非线性系统的自适应分散漏斗控制

研究了一类不确定大规模非线性系统的分散自适应事件触发漏斗控制问题。首先,利用一个新的带有障碍李雅普诺夫函数的漏斗控制方法,构造了一种自适应分散漏斗控制器,以实现给定瞬态行为的输出跟踪。其次,为了解决控制器设计中的互联项问题,引入了一个辅助非线性函数。同时,将命令滤波技术应用到反步设计中,避免了反步过程中的“复杂性爆炸”问题。此外,还设计了一种事件触发机制,以减少控制器和执行器之间不必要的传输,从而提高资源效率。结果表明,所提出的控制方案能保证闭环系统的所有信号都是有界的,并且跟踪误差总是在漏斗中演化。最后,通过一个数值系统验证了该控制方法的有效性。

带有未知死区非线性系统的自适应控制方案

针对一类带有未知死区的随机严格反馈非线性系统,提出了一种自适应模糊控制方案:利用命令滤波来处理退步方法的复杂性问题,并引入误差补偿机制克服动力学表面方法的缺点;此外,通过利用死区斜坡的边界信息,对未知的非线性系统不需要建立逆死区。与已有的结果相比,该方案的优点是:通过建立补偿信号消除滤波误差,且只有一个必需的自适应参数,这使该控制方案在实际应用中更有效;该控制方案,保证了闭路系统的所有控制信号最终一致概率有界,跟踪误差收敛到相应的紧集。