不确定LTI-SISO系统的低通滤波时滞观测器控制

合理利用时滞可能获得意想不到的性能.研究表明,系统的不确定性以及受到的外部 干扰可以利用时滞观测器来进行观测,从而实现系统的鲁棒控制.本文提出了一种低通滤波时 滞观测器.避免了常规时滞观测器控制中出现的控制信号颤振,得到了一种结构新颖的控制器. 仿真结果表明时滞观测器控制系统可以很好地抑制系统的不确定性以及受到的外部干扰,是一 种性能优良的鲁棒控制方法.     

不确定LTI-SISO系统的降阶时滞观测器控制

提出了降阶时滞观测器, 利用时滞来观测系统的不确定性和受到的外部干扰, 实现了不确定系统的鲁棒控制. 降阶时滞观测器控制系统中参考模型的阶数由系统的相对阶数决定, 而与系统阶数无关, 简化了控制器的设计, 有利于根据性能指标的要求获得合适的参考模型. 对于相对阶低于系统阶的一般对象, 通过引入低通滤波器也能实现降阶时滞滤波器控制. 大量的仿真结果表明, 降阶时滞观测器能够很好地抑制系统的不确定性和受到的外部干扰, 是一种性能优良的鲁棒控制方法.     

一类非线性时滞系统的自适应模糊动态面控制

针对一类具有未知方向增益函数的严格反馈非线性时滞系统, 提出了一种自适应模糊动态面控制(Dynamic surface control, DSC)算法. 通过利用DSC设计技术和Lyapunov-Krasovskii函数, 该算法不仅克服了计算膨胀的问题, 而且补偿了未知的时滞. 采用Nussbaum函数解决了虚拟控制增益的符号问题, 并且避免了控制器的奇异性. 所设计的控制器保证了闭环系统所有的状态和信号是半全局有界的, 并且通过选择合适的设计参数可使跟踪误差为任意小. 仿真结果表明了所提出控制器的有效性.     

一类具有输入时滞的时变离散系统的预见控制

针对一类具有输入时滞的时变离散系统,研究其预见控制问题.利用差分算子的性质,对系统的输入时滞项和目标信号进行差分处理,构造包含目标信号但不含时滞的扩大误差系统.基于最优控制和预见控制的相关理论,得到了扩大误差系统带有预见前馈补偿的控制器.进一步,利用矩阵分解方法,将高阶Riccati方程进行降阶处理,从而得到原时滞系统的预见控制器.最后通过仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

时滞系统的模糊反馈推断控制器设计

针对主要输出可直接测量的时滞系统,提出一种模糊反馈推断控制器.该控制器是在典型推断控制的基础上进行简化和改进,并用模糊逻辑和推理来自适应地调节控制器的滤波器时间常数.系统性能分析及仿真实验结果表明该控制器对带有随机扰动的时滞系统具有良好的控制性能.     

输入饱和非线性系统的周期自适应补偿学习控制

针对一类输入饱和不确定Brunovsky标准型非线性时滞系统,提出一种周期自适应跟踪补偿学习算法. 利用信号置换思想重组系统,基于最小公倍周期函数变换,将时滞时变项和不确定项合并为辅助参数,进而设计周期自适应学习律估计该辅助量,并利用饱和补偿器逼近和补偿超出饱和限的部分,由此构成综合控制器,以保证系统状态对有界期望值的跟踪,解决了饱和输入周期系统的重复迭代学习控制问题. 最后通过构造Lyapunov-Krasovskii复合能量函数的差分,计算证明了系统跟踪误差的收敛性和闭环信号值的有界性. 常见耦合非线性机械臂系统的力矩控制仿真,进一步验证了该算法的有效性.     

基于分步变换的离散时滞系统控制器设计及应用

研究基于分步变换及设计思想的具有控制滞后的离散时滞系统控制器设计问题.针对一 类控制滞后的离散时滞系统,提出了一种带控制记忆的时滞变换,使得原时滞系统经过分步等 价变换后得到无滞后的线性能控系统,从而利用分步设计的思想实现离散时滞系统控制器设 计的目的,并给出了其稳定性证明.最后以一工业电加热炉被控对象为例,通过仿真说明了 该方法的有效性和可行性.     

非线性时滞系统的周期自适应学习跟踪控制

针对一类参数未知的周期非线性时滞系统的输出跟踪控制问题,设计了一种周期自适应迭代学习跟踪控制算法,该方法利用信号置换的思想重组系统,并在假设未知时变参数和参考输出的周期具有已知最小公倍数的情况下,将时滞以及其他不确定的时变项合并为一个周期性的辅助时变参数新变量,进而用周期自适应算法来估计该辅助量.通过构造一个Lyapunov-Krasovskii型复合能量函数,分析了系统的收敛性,证明了经过多次重复迭代学习,所有闭环信号有界且输出跟踪误差收敛,最后通过构造数值实例进行了仿真验证.理论分析和仿真结果表明,该算法简单有效,对于非线性时滞系统的跟踪问题具有很好的控制效果.     

不确定时滞关联大系统的全局稳定模糊容错控制

研究了一类带有时变时滞的不确定非线性关联大系统的自适应模糊容错控制问题.用有界的参考信号代换模糊逼近器输入中的未知时滞信号,使得控制器的设计与应用不再依赖于时滞假设条件,使得控制器的设计和控制方法的应用更为方便.容错反推控制技术和自适应技术相结合来处理代换误差和逼近误差.所提出的方案能有效补偿所有4种类型的执行器故障,同时还可保证闭环系统的全局稳定性.仿真结果进一步验证了本文方法的有效性.     

一类不确定时滞系统的自适应滑模控制

讨论了不确定时滞系统的鲁棒控制器设计问题。利用自适应滑模控制策略,直接克服系统不确定性的影响,保证了从任意初始位置出发的系统在有限时间内到滑模面;基于时滞系统鲁棒稳定控制的结论,导出了时滞依赖滑模控制的新结论。仿真实验证明了所提方法的有效性。     

不确定LTI- SISO系统的低通滤波降阶时滞观测器控制

提出一种低通滤波降价时滞观测器,避免了常规时滞观测器控制中由于时滞状态微分近似引起的控制信号颤振。参考模型的选取只与系统的相对阶次有关,而与系统阶次无关,从而简化了控制器的设计,降低了对系统可测性的要求。仿真结果表明,该时滞观测器控制系统可以很好地抑制系统的不确定性以及受到的外部干扰,是一种性能优良的鲁棒控制方法。     

Discrete‐time repetitive controller for time‐delay systems with disturbance observer

A novel discrete‐time repetitive controller design for time‐delay systems subject to a periodic reference and exogenous periodic disturbances is presented. The main idea behind the proposed approach is to take advantage of the plant delay in the controller design, and not to compensate for the effect of this delay. To facilitate this concept, we introduce an appropriate time‐delay and a compensator in a positive feedback connection with the plant, such that a generator for periodic signals is constructed. Then a proportional controller is used to stabilize the closed‐loop system. The tracking control capability is thus guaranteed according to the internal model principle (IMP). In addition, to attenuate external periodic disturbances, a disturbance observer (DO) is developed to simultaneously achieve reference tracking and disturbance rejection. The possible fractional delay due to the digital discretization is handled by using a fractional delay filter approximation. The proposed controller has a simple structure, in which only a proportional parameter and a low‐pass filter are required to be chosen. The closed‐loop stability conditions and a robustness analysis under model uncertainties are studied. Numerical simulations and practical experiments on a servo motor system are conducted to verify the feasibility and simplicity of the proposed controller. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

时滞滤波器抑制残留振荡:理论、 方法及应用

回顾了时滞滤波器的发展背景和近年来的研究状况,介绍了对滞滤波器的各种设计方法和主要研究领域。时滞滤波器可从根本上避免激发对象的振动模态而消除残留振荡,在柔性结构系统中得到了广泛应用。最后 对时滞滤波器技术中存在的问题及未来的研究方向进行了探讨。     

基于分散反馈控制的时滞混沌大系统

研究一类具有时滞关联的时滞大系统的混沌现象和分散反馈控制问题。应用线性矩阵不等式（LMI）方法,基于李雅普诺夫定理,分别得到了系统存在分散时滞反馈控制器和分散标准反馈控制器的充分条件,并利用分散时滞反馈控制器对系统中存在的不稳定周期轨道的追踪控制问题进行研究。仿真结果表明控制器具有很强的鲁棒性。     

一种网络控制系统时延补偿方法

本文分析介绍了具有随机时延网络控制系统控制器设计及时延补偿方法,采用广义预测控制(GPC)算法设计控制器。针对输出时延通过对时间加上时间戳来估算时间延迟,并采用状态观测器进行时延补偿,而控制时延则采用队列机制,增加缓存器的方法来保证被控对象获得最优控制信号。通过仿真证实该方法的有效性。     

具有传输延迟的网络控制系统中状态观测器的设计

随着控制系统规模的日益扩大,很多控制系统采用现场总线等技术构成一个控制网 络,这样系统中的很多信息如传感器信号、控制器信号等都通过网络进行传输．由于网络中 通讯带宽的限制、信息的碰撞等原因,不可避免地使信息的传输存在着延迟．本文针对这种 情况,设计了一种能够处理时变延迟的状态观测器,并根据网络负载的不同变化情况,提出 了两种不同的控制策略．通过对一伺服控制系统的实验研究,证实了所提状态观测器和控制 策略的有效性．     

光电跟踪系统传感器延迟及控制算法研究

为克服使用光电传感器成像时必须容忍的积累光子时间,以及图像信号处理算法较大的计算量带来的传感器纯延迟对目标跟踪随动系统造成的带宽限制,研究了Matlab/Simulink环境下纯延迟系统的仿真问题,根据开环剪切频率与延迟时间的关系设计了PI控制器,并提出了新型Kalman滤波控制器.通过Bode图比较和仿真实例比较可知:新型Kalman滤波控制器采用Kalman一步递推和多步预测以及由目标位置预测信号得到速度预测信号的方法是可行的.     

基于Internet的遥操作系统带观测器的反馈控制

通常遥操作系统主、从机械手间存在通信时延,影响了系统的稳定性和操作性能.在基于Internet的遥操作系统中,时延是时变的,对系统的影响尤为剧烈.为了解决这个问题,在环境模型未知的条件下,首先提出在本地控制端用主手状态、预测的从手状态及接触力设计反馈控制器;接着用时间前向观测器预测从机械手的状态,并将时延变化率建模为系统不确定参数,最终得到稳定性和透明性条件.仿真结果表明了该方法的有效性.