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Neural Network Based Adaptive Tracking Control for a Class of Pure Feedback Nonlinear Systems With Input Saturation 被引量:7
1
作者 Nassira Zerari Mohamed Chemachema Najib Essounbouli 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 EI CSCD 2019年第1期278-290,共13页
In this paper, an adaptive neural networks(NNs)tracking controller is proposed for a class of single-input/singleoutput(SISO) non-affine pure-feedback non-linear systems with input saturation. In the proposed approach... In this paper, an adaptive neural networks(NNs)tracking controller is proposed for a class of single-input/singleoutput(SISO) non-affine pure-feedback non-linear systems with input saturation. In the proposed approach, the original input saturated nonlinear system is augmented by a low pass filter.Then, new system states are introduced to implement states transformation of the augmented model. The resulting new model in affine Brunovsky form permits direct and simpler controller design by avoiding back-stepping technique and its complexity growing as done in existing methods in the literature.In controller design of the proposed approach, a state observer,based on the strictly positive real(SPR) theory, is introduced and designed to estimate the new system states, and only two neural networks are used to approximate the uncertain nonlinearities and compensate for the saturation nonlinearity of actuator. The proposed approach can not only provide a simple and effective way for construction of the controller in adaptive neural networks control of non-affine systems with input saturation, but also guarantee the tracking performance and the boundedness of all the signals in the closed-loop system. The stability of the control system is investigated by using the Lyapunov theory. Simulation examples are presented to show the effectiveness of the proposed controller. 展开更多
关键词 Adaptive control INPUT SATURATION NEURAL networks systems (NNs) nonlinear pure-feedback
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Robust adaptive fuzzy control for a class of perturbed pure-feedback nonlinear systems 被引量:4
2
作者 JianjiangYU TianpingZHANG HaijunGU 《控制理论与应用(英文版)》 EI 2004年第2期175-178,共4页
A new design scheme of direct adaptive fuzzy controller for a class of perturbed pure-feedback nonlinear systems is proposed. The design is based on backstepping and the approximation capability of the first type fuzz... A new design scheme of direct adaptive fuzzy controller for a class of perturbed pure-feedback nonlinear systems is proposed. The design is based on backstepping and the approximation capability of the first type fuzzy systems. A continuous robust term is adopted to minify the influence of modeling errors or disturbances. By introducing the modified integral-type Lyapunov function, the approach is able to avoid the requirement of the upper bound of the first time derivation of the high frequency control gain. Through theoretical analysis, the closed-loop control system is proven to be semi-globally uniformly ultimately bounded, with tracking error converging to a residual set. 展开更多
关键词 pure-feedback nonlinear system BACKSTEPPING Fuzzy control Robustness
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考虑时变时滞特性的船舶航向自适应控制
3
作者 吴天昊 王欣 李海滨 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第3期28-35,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 船舶航向控制 非仿射纯反馈系统 非线性系统 径向基神经网络 动态面控制 后推控制
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非仿射纯反馈非线性系统的自抗扰控制 被引量:27
4
作者 程春华 胡云安 吴进华 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期1528-1536,共9页
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... 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. 展开更多
关键词 非仿射纯反馈 自抗扰 扩展状态观测器 跟踪微分器
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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 被引量:9
5
作者 陈龙胜 王琦 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期221-227,共7页
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... 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. 展开更多
关键词 输入饱和 非仿射纯反馈系统 动态面法 反演法 容错控制
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一类非匹配不确定纯反馈非线性系统新型变幂次趋近律滑模控制 被引量:5
6
作者 佃松宜 李银锋 +2 位作者 蒲明 陈琳 何泉林 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期164-170,共7页
针对以熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)为代表的一类非匹配不确定纯反馈非线性系统的输出问题,提出一种基于变幂次趋近律的滑模控制方法。首先,采用滑模微分器得到含系统非匹配不确定性干扰的输出一阶导数。得益于终端滑... 针对以熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)为代表的一类非匹配不确定纯反馈非线性系统的输出问题,提出一种基于变幂次趋近律的滑模控制方法。首先,采用滑模微分器得到含系统非匹配不确定性干扰的输出一阶导数。得益于终端滑模有限时间稳定的性能,该方法具有估计精度高、估计误差收敛速度快的优点。然后,提出一种新型的变幂次趋近律,并证明在相同增益下,其趋近速度均快于现有各种趋近律,且具有自适应调节趋近速度的能力,既保证了在全局范围内系统轨迹有限时间趋近滑模面,又避免了在滑模面附近出现抖振。最后,采用变幂次趋近律滑模变结构控制方法和传统趋近律滑模变结构控制方法分别对带有非匹配干扰的GMAW中的弧长进行控制仿真,并对比弧长跟踪效果,分析稳态误差。结果表明,变幂次趋近律滑模变结构方法能够有效的提高系统收敛的快速性,滑模控制方法对于非匹配不确定非线性系具有强鲁棒性。 展开更多
关键词 非匹配 不确定 纯反馈 滑模
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一类非线性系统的自适应模糊反推近似滑模控制 被引量:3
7
作者 汪涛 胡剑波 +1 位作者 李飞 郑磊 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2017年第2期34-38,42,共6页
针对一类含有未知非线性函数项和外界干扰的不确定纯反馈非线性系统,提出了一种自适应模糊反推近似滑模变结构控制方法。采用中值定理和隐函数定理使未知非仿射输入函数拥有显式的控制输入,利用模糊系统逼近未知非线性函数,动态面控制... 针对一类含有未知非线性函数项和外界干扰的不确定纯反馈非线性系统,提出了一种自适应模糊反推近似滑模变结构控制方法。采用中值定理和隐函数定理使未知非仿射输入函数拥有显式的控制输入,利用模糊系统逼近未知非线性函数,动态面控制技术解决了反推设计中出现的"微分爆炸"问题。所提出的自适应近似滑模控制方案削弱了传统滑模控制中的抖振现象。从理论上证明了所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号半全局一致终结有界。仿真算例验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 纯反馈非线性系统 动态面控制 反推设计 模糊系统 近似滑模
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一类纯反馈非线性系统的反推近似滑模控制 被引量:4
8
作者 汪涛 胡剑波 +1 位作者 李飞 郑磊 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第9期358-363,共6页
在非线性控制系统的优化过程中,针对一类含有未知函数项和外界干扰的不确定纯反馈非线性系统,提出了一种自适应反推近似滑模变结构控制方法。基于中值定理和隐函数定理将未知非仿射输入函数进行分解,使其含有显式的控制输入,利用神经网... 在非线性控制系统的优化过程中,针对一类含有未知函数项和外界干扰的不确定纯反馈非线性系统,提出了一种自适应反推近似滑模变结构控制方法。基于中值定理和隐函数定理将未知非仿射输入函数进行分解,使其含有显式的控制输入,利用神经网络逼近未知非线性函数,动态面控制技术解决了反推设计中对虚拟控制反复求导而导致的"微分爆炸"问题。提出的自适应近似滑模控制方案削弱了传统滑模控制中的抖振现象,取消了不确定干扰上界先验已知条件。最后,从理论上证明了所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号半全局一致终结有界,为控制系统性能优化提供了有效方法。 展开更多
关键词 纯反馈非线性系统 动态面控制 反推设计 近似滑模
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非仿射纯反馈不确定系统预设性能鲁棒自适应控制 被引量:5
9
作者 王琦 陈龙胜 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期109-116,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 非仿射纯反馈系统 预设性能 误差转换 NUSSBAUM函数 鲁棒自适应控制
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一类不确定非线性纯反馈系统的自适应鲁棒模糊控制 被引量:2
10
作者 刘艳军 王伟 王向东 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期697-701,706,共6页
针对一类带有不确定性的非线性MIMO纯反馈系统,提出一种自适应鲁棒模糊控制方法.该方法放宽了已有文献对系统模型的限制条件,基于李雅普诺夫分析方法获得了控制输入和自适应律.在控制输入设计中,鲁棒控制项用于补偿逼近误差向量.通过选... 针对一类带有不确定性的非线性MIMO纯反馈系统,提出一种自适应鲁棒模糊控制方法.该方法放宽了已有文献对系统模型的限制条件,基于李雅普诺夫分析方法获得了控制输入和自适应律.在控制输入设计中,鲁棒控制项用于补偿逼近误差向量.通过选择适当的设计参数,提出的控制方法使得闭环系统的所有信号是一致有界的和跟踪误差向量的范数收敛到小的零邻域内.仿真结果表明了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 自适应模糊控制 鲁棒控制 非线性纯反馈系统 不确定性 BACKSTEPPING
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一类纯反馈非仿射非线性系统的自适应神经网络变结构控制 被引量:3
11
作者 杜红彬 李绍军 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期723-726,共4页
研究了一类非仿射的纯反馈单输入单输出非线性系统。针对此系统,在中值定理、神经网络参数化和解耦Backstepping的基础上,提出了一种自适应变结构神经网络控制策略,而且所给出的定理证明闭环系统的所有信号在平衡点上是半全局一致有界... 研究了一类非仿射的纯反馈单输入单输出非线性系统。针对此系统,在中值定理、神经网络参数化和解耦Backstepping的基础上,提出了一种自适应变结构神经网络控制策略,而且所给出的定理证明闭环系统的所有信号在平衡点上是半全局一致有界的。通过对一个非仿射CSTR对象的仿真验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 非线性 自适应变结构控制 神经网络参数化 纯反馈系统
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纯增益反馈控制律在MF模型中的应用研究 被引量:8
12
作者 王祥兵 严广乐 陈华 《经济数学》 北大核心 2011年第1期61-67,共7页
给出蒙代尔—弗莱明模型的动态表述,并证明蒙代尔—弗莱明模型的动态系统具有能控性、能达性、能观性等结构特征.在蒙代尔—弗莱明模型动态系统的基础上对开放经济条件下宏观经济模型的供需均衡问题转化为宏观经济政策的控制律设计问题... 给出蒙代尔—弗莱明模型的动态表述,并证明蒙代尔—弗莱明模型的动态系统具有能控性、能达性、能观性等结构特征.在蒙代尔—弗莱明模型动态系统的基础上对开放经济条件下宏观经济模型的供需均衡问题转化为宏观经济政策的控制律设计问题,得出开放经济条件下宏观经济政策的纯增益反馈控制律的解析解并且对控制律的解析解的政策含义作出阐述.本文提出的方法对开放经济条件下的宏观经济系统具有较大的应用价值,并且能为有关决策层制定宏观经济调控政策和进行宏观经济系统的分析提供了新的方法与思路. 展开更多
关键词 纯增益反馈控制律 能控性 能观性 蒙代尔-弗莱明模型 宏观经济政策
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一类纯反馈非线性系统的反推控制 被引量:9
13
作者 刘勇华 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期801-804,共4页
研究了一类纯反馈非线性系统的输出跟踪问题.通过引入一个新的坐标变换,提出了一种基于反推设计的状态反馈控制算法.所得控制算法不仅保证了系统跟踪误差全局渐近稳定,同时使得闭环系统所有信号有界.最后,一个仿真实例验证了本文控制算... 研究了一类纯反馈非线性系统的输出跟踪问题.通过引入一个新的坐标变换,提出了一种基于反推设计的状态反馈控制算法.所得控制算法不仅保证了系统跟踪误差全局渐近稳定,同时使得闭环系统所有信号有界.最后,一个仿真实例验证了本文控制算法的有效性. 展开更多
关键词 非线性系统 纯反馈系统 反推设计
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非仿射纯反馈非线性切换系统自适应控制 被引量:1
14
作者 陈龙胜 王琦 何国毅 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期981-986,共6页
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... 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. 展开更多
关键词 非仿射纯反馈系统 切换系统 神经网络 共同LYAPUNOV函数 NUSSBAUM函数
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一种改进的非线性纯反馈系统的自适应动态面控制 被引量:1
15
作者 鲁瑶 许莉娟 张天平 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期210-216,共7页
研究了一类带有未知扰动的非线性纯反馈系统的控制问题.通过引入动态面技术,结合神经网络逼近方法,并利用积分型Lyapunov函数,提出了一种改进的自适应动态面控制方案.在传统后推设计方法的每一步中引入一阶滤波器进行设计,避免了对一些... 研究了一类带有未知扰动的非线性纯反馈系统的控制问题.通过引入动态面技术,结合神经网络逼近方法,并利用积分型Lyapunov函数,提出了一种改进的自适应动态面控制方案.在传统后推设计方法的每一步中引入一阶滤波器进行设计,避免了对一些非线性函数,如虚拟控制,反复求导而造成的计算复杂性问题.与现有研究结果相比,该方案放宽了对于控制系统的要求,有效地减少了可调参数的数目,无需虚拟控制增益系数导数的信息.理论分析证明了闭环控制系统是半全局一致终结有界的,且跟踪误差收敛到一个小的邻域内. 展开更多
关键词 纯反馈系统 自适应控制 动态面控制 积分型Lyapunov函数
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一类纯反馈非线性系统的动态面控制 被引量:7
16
作者 刘勇华 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1262-1267,共6页
针对一类非仿射输入纯反馈非线性系统,提出了一种动态面控制算法.不同于运用中值定理,该算法通过引入一个辅助系统,将原系统转化为输入仿射系统,结合动态面控制与反推设计法,消除了反推法中"计算膨胀"问题.所设计控制器保证... 针对一类非仿射输入纯反馈非线性系统,提出了一种动态面控制算法.不同于运用中值定理,该算法通过引入一个辅助系统,将原系统转化为输入仿射系统,结合动态面控制与反推设计法,消除了反推法中"计算膨胀"问题.所设计控制器保证了闭环系统所有信号半全局一致最终有界,且通过选择合适的设计参数可使跟踪误差收敛到原点的一个小邻域内.一个仿真实例进一步验证了所提控制算法的有效性. 展开更多
关键词 纯反馈非线性系统 非线性系统 动态面控制 反推设计
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基于模糊控制理论的纯电动汽车制动系统 被引量:11
17
作者 郑颖 郑显锋 +2 位作者 张旺 王泽萧 雷仁波 《国外电子测量技术》 2017年第12期121-125,共5页
对纯电动汽车制动系统原理及模糊控制理论分析研究后,通过设计模糊控制器,在ADVISOR2002原有反馈制动系模型基础上,依据模糊控制原理,建立制动系统模糊控制模型,对纯电动汽车的反馈制动控制模块进行优化。在ADVISOR2002的仿真环境下,经... 对纯电动汽车制动系统原理及模糊控制理论分析研究后,通过设计模糊控制器,在ADVISOR2002原有反馈制动系模型基础上,依据模糊控制原理,建立制动系统模糊控制模型,对纯电动汽车的反馈制动控制模块进行优化。在ADVISOR2002的仿真环境下,经过整车模拟仿真,对所建立的模型进行验证。通过仿真软件在几种典型循环工况下模拟仿真,验证了模型的可行性,并且显示模糊控制模型更具优越性,有效提高了纯电动汽车的能量回收效率,延长了汽车的续航里程,体现模糊控制模型的实用性和经济性。 展开更多
关键词 纯电动汽车 反馈制动 模糊控制 ADVISOR
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基于状态估计的PID控制器整定方法研究 被引量:14
18
作者 田保峡 苏宏业 褚健 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期477-480,共4页
本文针对工业过程中的不稳定及纯滞后对象 ,采用分步设计方法 ,首先利用多项式拟合纯滞后环节 ,进而构造内环状态反馈改善对象动态特性 ;再对闭环系统按照极点配置原则 ,整定 PID参数。仿真结果表明该方法具有较好的控制效果。
关键词 PID控制器 极点配置 状态估计 整定方法
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具有输出限制的纯反馈系统的神经网络控制 被引量:2
19
作者 史昱 尹丽子 《济南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2017年第5期394-400,共7页
为了研究一类具有输出限制的不确定非线性纯反馈系统的自适应神经网络追踪控制问题,利用神经网络的非线性逼近能力与自适应控制的反推法给出该系统的自适应控制器;利用障碍Lyapunov函数与隐函数存在定理进行控制器的设计。结果表明,该... 为了研究一类具有输出限制的不确定非线性纯反馈系统的自适应神经网络追踪控制问题,利用神经网络的非线性逼近能力与自适应控制的反推法给出该系统的自适应控制器;利用障碍Lyapunov函数与隐函数存在定理进行控制器的设计。结果表明,该控制方法保证了闭环系统所有信号的半全局一致最终有界性。 展开更多
关键词 纯反馈系统 输出限制 障碍Lyapunov函数 隐函数定理 自适应控制
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路径跟踪控制算法仿真分析与试验验证 被引量:6
20
作者 赵颖 俞庭 +2 位作者 张琪 杨洪涛 宋胜 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期15-24,共10页
为探究车辆路径跟踪算法性能差异及适用性规律,分别构建基于预瞄的纯跟踪(PP)算法、前轮反馈控制算法和模型预测控制(MPC)算法的车辆模型,在圆环、蛇行和低、中、高速等工况下进行Simulink和CarSim联合仿真并分析横向控制效果。结果表明... 为探究车辆路径跟踪算法性能差异及适用性规律,分别构建基于预瞄的纯跟踪(PP)算法、前轮反馈控制算法和模型预测控制(MPC)算法的车辆模型,在圆环、蛇行和低、中、高速等工况下进行Simulink和CarSim联合仿真并分析横向控制效果。结果表明:PP算法预瞄距离越短,横向控制精度越高,但稳定性越弱,低速鲁棒性较好;前轮反馈控制算法在高速下具有更小的横向控制误差,且增益系数k影响控制精度;相较于前两者,MPC算法在不同速度下均具有良好的横向跟踪性能。最后,开展实车试验对比验证3种算法的跟踪性能,结果表明,在同一工况下,MPC算法具有更优的跟踪性能。 展开更多
关键词 路径跟踪 预瞄理论 纯跟踪算法 前轮反馈控制算法 模型预测控制算法
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