压水堆功率跟踪自适应保性能控制器设计

针对压水堆动态模型的高度非线性和不确定性特点,本文提出一种自适应保性能跟踪控制器(adaptive guaranteed cost control,AGCC)设计方法.首先以堆芯的点堆方程为基础,引入功率跟踪误差的积分项,构造反应堆的增广状态空间模型,再结合线性参数变化(linear parameter varying,LPV)理论,建立了堆芯系统的多胞LPV模型.该控制器的控制输入由状态反馈控制和不确定性补偿组成,结合保性能控制理论和多胞模型理论,求解线性矩阵不等式得到变增益状态反馈矩阵,确保闭环系统全局渐近稳定;利用李亚普诺夫稳定理论得到不确定性参数的自适应律,实现对系统不确定性的动态补偿.仿真结果表明,该控制器不仅对系统不确定项具有自适应性,而且有较好的负荷跟踪性能.     

基于T-S模型的倒立摆最优保性能模糊控制

对一类具有范数有界参数不确定性T-S模糊模型系统,采用状态反馈的并行分布补偿器(PDC)结构,基于线性矩阵不等式处理方法,研究了其最优保性能模糊控制律的设计问题.导出了保性能模糊控制律存在的条件,通过求解一个凸优化问题给出了最优保性能模糊控制律的设计方法,并用此方法设计了倒立摆系统的最优保性能模糊控制器.仿真实验验证了该设计方法的有效性.     

参数不确定广义大系统的保性能分散控制

对一类范数有界时不变参数不确定的连续广义大系统和一个二次型性能指标,研究了其保性能分散控制问题.目的是设计一状态反馈分散控制器,使得对所有容许的不确定性,闭环系统不仅是鲁棒稳定的,而且性能指标有一上界.应用线性矩阵不等式方法,给出了一个用线性矩阵不等式表达的保性能分散控制器存在的充分条件;在此条件可解时,给出了保性能分散控制律的表达式.最后,举例说明了该方法的应用.     

基于观测器的广义时滞系统弹性保成本控制

在同时考虑系统矩阵参数不确定性和控制器不确定性对系统性能影响的前提下,研究了一类基于观测器的不确定广义时滞系统的弹性保成本控制问题.基于Lvapunov稳定性理论,通过构造广义Lyapunov函数和广义二次性能指标函数,以线性矩阵不等式的形式给出了基于观测器状态反馈的弹性保成本控制器的设计方法.该控制器不仅保证了广义时滞系统是鲁棒稳定而且使其具有相应的性能指标上界.采用一种新方法将系统弹性保成本控制器设计和状态观测器增益矩阵求取转化为两组严格线性矩阵不等式的可行解问题.最后通过算例验证了该方法的可行性和有效性.     

不确定时滞系统的非线性保性能控制

针对一类非线性系统和给定的性能指标,研究其保性能控制问题。基于Lyapunov稳定性理论,采用线性矩阵不等式工具,给出非线性状态反馈保性能控制器存在的一个充分条件,并依据其可行解给出相应保性能控制律的设计方法。建立一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,得到非线性系统的最优保性能控制律。仿真示例表明该方法的可行性。     

线性不确定系统的最优保性能控制--线性矩阵不等式处理方法

针对一类具有范数有界时变参数不确定性的线性系统的和一个给定的二次型性能指标,研究了其最优保性能控制问题,用一个线性矩阵不等式系统的可解性给出了存在保性能状态反馈控制律的条件,并且这个线性矩阵不等式系统的可行解提供了一组保性能控制律的一个参数化表示,进而保性能控制律的这一刻划被用来求解最优保成本控制问题。     

不确定离散系统的输出反馈保性能控制

对一类具有范数有界时变参数不确定性的离散时间系统，研究设计一个输出反馈保性能控制器，使得闭环系统对所有允许的不确定性渐近稳定，且闭环性能指标值不超过某个确定的上界。基于线性矩阵不等式处理方法，证明了保性能控制器的存在性等价于一个线性矩阵不等式的可行性，并用该线性矩阵不等式的可解给出了控制器的构造方法和闭环性能指标的上界。     

具有输入延时的锚泊自动定位系统保性能控制

从半潜式平台定位系统的经济性及安全性角度出发,提出基于锚链切换控制的自动锚泊定位系统新方案.针对方案中具有输入延时及不确定性的特点,设计了带有输入延时的保性能控制器,以产生抵抗环境扰动所需的控制输入.基于LMI方法给出控制器存在的充分条件,通过求解相应的线性矩阵不等式得到系统的保性能控制律.仿真结果表明,所设计的控制器能有效解决锚泊自动定位系统的参数不确定性及输入延时问题,从而提高系统的精度和性能.     

不确定系统的网络化保性能控制

本文针对控制网络中存在着随机传输时延和数据包丢失的现象,考虑了网络化控制系统的状态反馈保性能控制器设计问题.首先采用时滞相关方法并引入自由权矩阵,给出了基于矩阵不等式的网络化二次型保性能控制器存在的充分条件,然后基于该充分条件获得了基于线性矩阵不等式的控制器设计方法,相应的网络化保性能控制律可以通过求解线性矩阵不等式来构造,并采用锥互补线性化算法给出了网络化次优保性能控制器的设计方法.最后数值示例演示了所得控制器设计结果的应用方法和有效性,并通过仿真比较了传统保性能控制器和网络化保性能控制器在网络化控制系统中的控制性能.     

小型无人直升机反步自适应控制

针对具有强非线性、高度耦合以及参数不确定性特点的小型无人直升机系统,提出一种基于小脑模型关节控制器（Cerebellar Model Articulation Control,CMAC）神经网络的自适应反步控制方法,该方法采用小脑模型关节控制器神经网络在线学习系统不确定性以及反步控制中各阶虚拟控制量的导数信息,设计鲁棒控制项克服CMAC神经网络在线学习系统不确定性的误差,控制律由反步法回归递推得到。仿真结果表明,在模型参数不确定和存在较大误差的情况下,所设计的控制律具有理想的姿态跟踪性能以及良好的鲁棒性。     

一种鲁棒逆基控制器的设计方法

针对多变量病态过程的控制问题,提出一种鲁棒逆基控制器的设计方法。该方法把频域响应近似法(Frequency Response Approximation,FRA)和高级鲁棒控制方法相结合,采用频域响应近似法设计一个低阶逆基控制器来近似,通过高级鲁棒控制方法获得的高阶鲁棒控制器。得到的控制器结构简单,容易实现,并且具有良好的鲁棒控制性能。通过对一个在过程控制领域被广泛研究的病态精馏塔模型进行设计与仿真,验证了该方法在病态过程控制问题中的有效性。     

不确定时滞系统非脆弱鲁棒H∞控制研究

针对不确定时滞系统,应用鲁棒稳定与鲁棒性能准则约束条件,设计鲁棒性较强的非脆弱鲁棒控制器,使得当控制器本身在一定范围内变化时,仍能保证状态反馈闭环系统的稳定性和鲁棒性能指标,进而有效抑制扰动输入信号以及控制器参数变化对系统性能的影响.该控制器的设计过程充分考虑时滞的 影响,进而克服已有时滞无关型结论的保守性.最后...     

Robust nonlinear control of a planar 2-DOF parallel manipulator with redundant actuation

A new robust nonlinear controller is presented and applied to a planar 2-DOF parallel manipulator with redundant actuation. The robust nonlinear controller is designed by combining the nonlinear PD (NPD) control with the robust dynamics compensation. The NPD control is used to eliminate the trajectory disturbances, unmodeled dynamics and nonlinear friction, and the robust control is used to restrain the model uncertainties of the parallel manipulator. The proposed controller is proven to guarantee the uniform ultimate boundedness of the closed-loop system by the Lyapunov theory. The trajectory tracking experiment with the robust nonlinear controller is implemented on an actual planar 2-DOF parallel manipulator with redundant actuation. The experimental results are compared with the augmented PD (APD) controller, and the proposed controller shows much better trajectory tracking accuracy.     

磁悬浮储能飞轮线性变参数鲁棒增益调度控制

针对强陀螺效应的磁悬浮储能飞轮转速快变引起的模型变化而带来的控制问题,设计了线性变参数增益调度鲁棒控制器.根据飞轮的线性变参数模型,设计的鲁棒增益调度控制器,能够保证其全转速范围内的鲁棒稳定性和性能.为降低控制器设计的保守性,在设计控制器时,可缩小转速区间,使控制性能得到提高.与按照非时变模型设计的鲁棒控制器相比,线性变参数鲁棒增益调度控制器可以实现以转速为参数的自适应调节,在全转速范围内,其鲁棒稳定性和性能均具有显著优势.仿真结果验证了此控制器的有效性和先进性.     

具有非线性扰动的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有非线性结构扰动广义系统的鲁棒H∞控制和鲁棒H∞保性能控制问题,该不确定性为时间和状态的函数.且满足Lipschitz条件.目的是分别设计系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器.应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器存在的充分条件.当这些条件可解时,分别给出了鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器的表达式.最后通过一个仿真算例说明了所给出方法的应用.     

A Novel Robust Pid Controller Design By Fuzzy Neural Network

In this paper, we propose a robust PID controller tuning method for parametric uncertainty systems (or interval plant family) using fuzzy neural networks (FNNs). This robust controller is based on robust gain and phase margin (GM/PM) specifications that satisfy user requirements. Here, the FNN system is used to identify the relation between the PID controller parameters and robust GM/PM. We can use the trained FNN system to determine the parameters of the PID controllers in order to satisfy robust GM/PM specifications that guarantee robustness and performance. Simulation results are shown to illustrate the effectiveness of the robust controller scheme.     

Robust adaptive fuzzy control of unknown chaotic systems

This paper presents a robust adaptive fuzzy control algorithm for controlling unknown chaotic systems. The control approach encompasses a fuzzy system and a robust controller. The fuzzy system is designed to mimic an ideal controller, based on sliding-mode control. The robust controller is designed to compensate for the difference between the fuzzy controller and the ideal controller. The parameters of the fuzzy system, as well as uncertainty bound of the robust controller, are tuned adaptively. The adaptive laws are derived in the Lyapunov sense to guarantee the stability of the controlled system. Numerical simulations show the effectiveness of the proposed approach.     

间隙度量与跟踪系统中的鲁棒控制器设计

为定量研究鲁棒控制器允许对象有尽可能大的不确定性.在引入间隙度量的基础上,定义了跟踪系统鲁棒控制器的鲁棒边界,并对某跟踪系统设计了基于间隙度量的鲁棒控制器.该控制器能兼顾对象的不确定性与控制器的不确定性.由仿真结果可以看出,与普通的PID控制器相比,具有较大鲁棒边界的鲁棒控制器不仅具有较强的干扰抑制能力.而且能够在模型加性不确定性存在的情况下具有很好的跟踪性能.     

带有大型挠性网状天线航天器的鲁棒H∞控制方法

针对带有大型挠性网状天线航天器存在的挠性结构不确定性问题,提出了基于比例微分(PD)结构滤波器的鲁棒H∞双层反馈控制方法,第1层采用经典的PD+结构滤波器,确保刚体部分双积分环节稳定,第2层在提取第1层标称模型后,给出通用加权函数,通过构造增广模型得到鲁棒H∞控制器.该控制器结构简单,适合工程应用.通过仿真表明,本方法相对于传统PID+结构滤波器方法能够快速稳定三轴姿态;当结构参数变化较大且三轴姿态偏置为动态时变时,有可能导致传统方法失稳,而本方法具有较强的鲁棒适应性,仍能完成航天器天线的指向任务.     

基于反步法的移动机器人鲁棒跟踪控制

以四轮移动机器人为研究对象,建立了机器人完整的数学模型,包括运动学模型、动力学模型以及驱动电机模型。在机器人数学模型的基础上,采用反步法的思想设计具有全局收敛特性的鲁棒轨迹跟踪控制器,设计中考虑了驱动电机模型使控制器更符合实际控制要求,并将其分解为运动学控制器、动力学控制器以及电机控制器三部分,降低了控制器设计的难度。构造了系统的李雅普诺夫函数,证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定轨迹的全局渐近追踪。仿真实验结果表明基于反步法的控制器是有效的。