时滞反馈Lorenz系统的神经网络滑模自适应同步控制及在保密通信中的应用

为了研究不确定Lorenz混沌系统同步控制在保密通信中的应用,首先设计了时滞反馈Lorenz混沌系统,并通过Poincare映射和功率谱分析了其混沌动力学特性.在此基础上,提出了不确定时滞反馈Lorenz混沌系统的神经网络滑模自适应同步控制策略.应用径向基(RBF)神经网络逼近混沌系统的不确定项,基于该径向基神经网络的输出再利用滑模控制和自适应控制相结合的方法提出了单维同步控制器的设计.最后,将所设计的同步控制方法应用于保密通信.仿真结果表明,本文所提出的神经网络滑模自适应同步控制方法可以实现混沌系统同步并可应用于保密通信,且具有较强的抗干扰能力.     

Lorenz系统的自适应反同步控制及其应用

针对参数未知的Lorenz混沌系统,根据Lyapunov稳定性原理,给出了自适应同步控制器和参数自适应率,实现了系统的反同步与参数估计。将该同步方案应用于保密通信,设计了混沌掩盖保密通信方案。基于Matlab的数值仿真结果证明了自适应反同步控制方法和保密通信方案的有效性。     

多涡卷混沌同步技术的研究

混沌信号是确定性非线性系统产生的极其复杂的不确定的信号,具有对初始条件的极端敏感性。将混沌信号引入保密通信系统的设计,具有保密能力强,系统简单等优点。而混沌同步是实现混沌保密通信的重要条件。研究多涡卷混沌系统的同步技术,设计多涡卷混沌保密通信系统,能进一步提高混沌系统的保密性能,增加破译难度。通过采用相互耦合法、自适应同步法对多涡卷混沌系统进行同步的仿真研究,设计正确的同步驱动函数和选择恰当的参数,两个混沌系统能达到同步。对其同步性能进行比较,可以发现自适应同步法的同步建立的时间较短,而耦合同步法的误差较小,两者各有优缺点。在混沌保密通信系统的设计中应按具体要求适当地选择混沌系统的同步方法。     

多涡卷混沌同步技术的研究

混沌信号是确定性非线性系统产生的极其复杂的不确定的信号，具有对初始条件的极端敏感性。将混沌信号引入保密通信系统的设计，具有保密能力强，系统简单等优点。而混沌同步是实现混沌保密通信的重要条件。研究多涡卷混沌系统的同步技术，设计多涡卷混沌保密通信系统，能进一步提高混沌系统的保密性能，增加破译难度。通过采用相互耦合法、自适应同步法对多涡卷混沌系统进行同步的仿真研究，设计正确的同步驱动函数和选择恰当的参数，两个混沌系统能达到同步。对其同步性能进行比较，可以发现自适应同步法的同步建立的时间较短，而耦合同步法的误差较小，两者各有优缺点。在混沌保密通信系统的设计中应按具体要求适当地选择混沌系统的同步方法。     

失配混沌系统的同步研究

为实现参数失配的混沌系统或者不同混沌系统之间的混沌同步问题,提出了一种基于高增益观测器的滑模控制混沌同步方法.该方法以混沌同步误差系统的标准型为模型,将2个参数失配或者系统结构的差异扩张成系统的状态,利用可测的系统信息来构造高增益观测器估计系统的所有状态,并设计出物理上可实现的滑模控制策略,有效地解决了参数失配系统或者不同系统之间的混沌同步.理论分析以及在保密通信中的应用仿真结果都验证了方法的可行性和有效性.     

错位修正混沌函数投影同步及在保密通信中的应用

研究了一种新的错位修正混沌函数投影同步控制方法及其保密通信应用.基于Lyapunov稳定性理论和主动控制方法,设计非线性反馈控制器和参数更新规则,实现了两个同结构的超混沌系统的不同状态变量之间的错位修正函数投影同步并估计出未知参数.将此方法用于基于混沌遮掩调制的保密通信中.信息信号经过函数转换后被驱动系统状态变量遮掩并作为驱动信号传送到接受端,在接受端通过消除函数尺度因子和反函数变换对信息信号进行恢复.该控制策略具有较强的保密性和实用性.数值仿真证明了该控制方法的有效性.     

不同种混沌系统之间的同步

为实现不同种混沌系统之间的同步问题,提出一种基于高增益观测器的滑模控制混沌同步方法.该方法以混沌同步误差系统的标准型为模型,将两个混沌系统之间的结构差异扩张成系统的状态,尽可能少地利用可测的系统信息来构造高增益观测器估计系统的所有状态,设计出物理上可实现的滑模控制策略,有效地解决了不同种系统之间的混沌同步问题.理论分析和仿真结果都验证了该方法的可行性和有效性.该方法在基于混沌同步的保密通信中有很好的应用前景.     

参数不确定混沌系统的自适应同步

针对参数未知的混沌系统，提出了一种基于参数估计和黎卡提不等式的自适应混沌同步方法.利用
李雅普若夫稳定性理论，证明了混沌同步的问题可以转化为黎卡提不等式的求解.用状态观测器方法构造
同步混沌接收系统，根据最速下降法辨识未知参数.结合严格正实函数的概念，分析了实现混沌同步保密
通信的条件，构造并求解相应的黎卡提不等式和等式组得到目标矩阵，实现混沌系统的同步和参数的自适
应估计.并通过对蔡氏电路的同步及双通道保密通信的仿真研究，结果表明，该同步方法可以实现两个系
统参数未知的混沌系统的快速同步，及信息信号得以复杂的加密和正确地接收.     

分数阶多涡卷系统滑模控制混沌同步

基于分数阶微积分理论以及滑膜控制研究方法,研究具有确定参数和不确定参数两种情形下分数阶多涡卷系统的滑模混沌同步问题。给出两种情形下切换函数的构造,设计出控制器,并给出系统取得同步的两个充分性条件。研究结果表明:在适当的选取控制律以及自适应控制律下,多涡卷误差系统取得滑模混沌同步。     

一种新型不确定分数阶混沌系统滑模同步控制方式

针对一类存在参数摄动、未知函数及外部扰动等不确定因素的分数阶混沌系统的同步控制问题,设计了一类具有新颖的分数型积分滑模面的同步控制器。所设计的新型分数阶滑模面抖震更小、收敛速率更快。提出了一种改进的分数阶非增长型自适应律,有效避免了随时间增长可能引起的控制量无界的问题。引入频率分布模型分析系统模型,并基于Lyapunov稳定性定理证明同步误差收敛,避免了直接用伪状态变量对同步误差系统进行分析的错误,形成了分数阶运算和整数阶同步控制方法有机结合的新方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

受扰离散时滞系统的最优变结构控制

针对离散时滞不确定系统,设计了二次型性能指标下的最优滑模控制器.通过滑模控制方法,设计最优滑模面,实现状态轨迹在滑模面上滑动运动的最优化;利用含有时滞的两点边值问题的近似解法,得到由参考输入外系统的状态来构造前馈控制作用;设计的观测器对扰动外系统的状态进行了重构,从而得到物理可实现的切换控制律,能有效调控系统的收敛速度.仿真结果表明:所提的方法是有效的,所设计的滑模运动易于实现且对外界扰动具有很强的鲁棒性.     

Lorenz混沌系统的自适应模糊滑模控制

应用指数趋近律的方法为一类Lorenz混沌系统设计了滑模控制器.考虑系统所受外部扰动且其界参数未知,引入了简单的自适应律,使其能对外部扰动的界参数进行在线估计.为解决滑模控制系统中的滑模抖振问题,同时保证系统的暂态性能,通过模糊规则来调节指数趋近律的参数,得到了一类自适应模糊滑模控制器.仿真结果表明该控制方案的可行性.     

A new robust fuzzy method for unmanned flying vehicle control

A new general robust fuzzy approach was presented to control the position and the attitude of unmanned flying vehicles(UFVs). Control of these vehicles was challenging due to their nonlinear underactuated behaviors. The proposed control system combined great advantages of generalized indirect adaptive sliding mode control(IASMC) and fuzzy control for the UFVs. An on-line adaptive tuning algorithm based on Lyapunov function and Barbalat lemma was designed, thus the stability of the system can be guaranteed. The chattering phenomenon in the sliding mode control was reduced and the steady error was also alleviated. The numerical results, for an underactuated quadcopter and a high speed underwater vehicle as case studies, indicate that the presented adaptive design of fuzzy sliding mode controller performs robustly in the presence of sensor noise and external disturbances. In addition, online unknown parameter estimation of the UFVs, such as ground effect and planing force especially in the cases with the Gaussian sensor noise with zero mean and standard deviation of 0.5 m and 0.1 rad and external disturbances with amplitude of 0.1 m/s2 and frequency of 0.2 Hz, is one of the advantages of this method. These estimated parameters are then used in the controller to improve the trajectory tracking performance.     

基于摩擦补偿的柔性关节机器人分级滑模控制

针对柔性关节机器人中存在的非线性摩擦问题,提出一种基于摩擦补偿的柔性关节机器人分级滑模控制方法。首先,通过线性化参数的方法对柔性关节机器人受到的摩擦进行建模,并对模型中未知参数设计自适应律以实现摩擦的估计;然后,针对摩擦模型的误差,进一步设计观测器进行估计,结合摩擦的自适应和模型误差估计实现对摩擦的补偿;最后,利用电机侧和关节侧的位置误差和速度误差设计一级滑模面,再根据一级滑模面设计二级滑模面,从而得到分级滑模控制器,进一步实现柔性关节机器人的位置轨迹跟踪控制。通过Lyapunov函数证明了机器人关节轨迹跟踪误差的收敛性。仿真结果表明：该控制方法结合参数自适应和模型误差观测器可以有效地对摩擦进行补偿,在有限时间内实现柔性关节机器人的位置轨迹对期望位置轨迹的跟踪。     

Chatter free sliding mode control of a chaotic coal mine power grid with small energy inputs

An augmented proportional-integral sliding surface was designed for a sliding mode controller. A chatter free sliding mode control strategy for a chaotic coal mine power grid was developed. The stability of the control strategy was proven by Lyapunov stability theorem. The proposed sliding mode control strategy eliminated the chattering phenomenon by replacing the sign function with a saturation function, and by replacing the constant coefficients in the reaching law with adaptive ones. An immune genetic algorithm was used to optimize the parameters in the improved reaching law. The cut-in time of the controllers was optimized to reduce the peak energy of their output. Simulations showed that the proposed sliding mode controller has good, chatter free performance.     

外扰已知时滞不确定系统自适应滑模控制

针对一类外部扰动已知、具有匹配不确定性和状态时滞的多输入、多输出线性系统,基于线性矩阵不等式理论提出了一种自适应滑模控制方法。首先利用线性矩阵不等式求解得到滑动模态存在的充分条件,使系统在滑动模态下对于匹配不确定性扰动和状态时滞具有完全不变性;然后引入Sigmoid函数,并根据Lyapunov稳定性理论设计了自适应滑模控制器,使sigmoid函数的边界层厚度以及切换增益可根据系统状态进行自适应调节,削弱了控制器输出的抖振现象,并基于Lyapunov理论证明了该控制方法的稳定性。最后以智能车辆车道线保持控制为例验证了该方法的可行性及有效性。     

移动式数控机床横梁磁浮系统的滑模-H_∞控制

针对龙门移动式数控机床在运行过程中参数摄动以及未建模动态参数可能对系统造成的影响,结合鲁棒H∞理论的控制方案设计出自适应积分滑模控制器.通过积分滑模变结构控制器对整个系统进行鲁棒控制,以确保磁悬浮系统的稳定性和精确性.为降低滑模控制器抖振的发生,采用自适应控制对控制律中的不确定值进行估测.考虑到刀具切削部件所引起的系统质量变化以及外力干扰等对系统的影响,在控制过程中结合了H∞的控制理论,以增加系统的鲁棒性.仿真研究结果表明,与传统控制器相比该控制器具有很强的抑制扰动能力,可以实现稳定悬浮.     

变时滞不确定广义Markovian跳系统的滑模控制

针对一类含有变时滞和非匹配不确定参数的随机广义Markovian跳系统,提出一种滑模控制的方案。首先构造不带跳变的切换函数,利用线性矩阵不等式给出该系统随机鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,为使闭环系统的状态轨迹在有限时间内到达切换面,利用Lyapunov稳定性方法设计了滑模控制器及切换规则;最终使闭环系统产生稳定的滑动模态。数值算例验证了该方法的有效性和可行性。     

磁悬浮平台电磁悬浮系统的模糊滑模控制

为实现开环不稳定且高度非线性的磁悬浮平台悬浮气隙的精确控制,采用模糊滑模控制方案,根据电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,通过等效控制和切换控制律实现对参数摄动和外部扰动的完全鲁棒性.根据滑模切换状态,利用模糊推理方法柔化切换控制.基于模糊滑模控制器的控制系统能够有效地削弱滑模控制抖振,并较好地抑制外部扰动,且对参数变化具有完全鲁棒性,实现磁悬浮平台的高刚度稳定悬浮.结果表明,所设计的控制系统对参数变化及周期性扰动具有很强的鲁棒性.     

单电磁悬浮系统的神经网络模糊滑模控制

为实现单电磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,提出一种基于神经网络的模糊滑模控制方案.根据单电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,同时根据滑模切换状态,通过引入神经网络的模糊控制方法对滑模切换控制量的增益进行评估,实时对滑模控制量进行调整,实现切换控制信号的柔化.基于神经网络的模糊滑模控制系统不仅能很好地跟踪给定信号,而且能削弱滑模控制抖振,对外部扰动具有完全的鲁棒性.仿真结果表明,所设计的控制系统零超调,具有速度跟踪性能,对外部扰动具有很强的鲁棒性.