基于干扰观测器的一类奇异系统H∞控制

提出了一种基于干扰观测器的奇异系统鲁棒H_∞控制方法.外部干扰广泛存在于奇异系统中,为了降低其对系统的影响,设计了一种奇异系统干扰观测器以估计系统干扰.然后给出闭环系统相容的条件,设计一种基于干扰观测器的鲁棒控制器,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的渐近稳定性,通过设计指标函数得到闭环系统具有鲁棒性能的条件.相对于传统鲁棒控制方法,基于干扰观测器的方法降低了系统设计的保守性.最后,通过仿真实验验证了所提出方法的正确性和有效性.     

基于观测器的T-S模糊系统稳定性分析

提出了一种新的基于观测器的T-S模糊系统稳定性分析方法.文中将基于观测器的 T-S模糊系统划分为主导子系统与关联系统之和的形式,采用切换控制,针对前提变量部分可 测的情况,利用向量Lyapunov函数方法给出了基于观测器的系统稳定性条件,并依此得出了一 种模糊控制系统规范化的设计方法.结论还可推广到前提变量不可测及可测的情况,并通过仿 真算例得以验证.     

基于干扰观测器的一类不确定非线性系统鲁棒H∞控制

为了降低控制器对干扰的要求,基于干扰观测器提出一类多输入多输出不确定非线性系统的鲁棒H∞控制方法．将系统的内部不确定性和外部干扰组成复合干扰,设计基于小波神经网络的复合干扰观测器,并提出干扰观测器的参数调节方案使观测器能以高精度逼近复合干扰．同时在控制器中引入鲁棒控制项用来抑制观测器误差给系统带来的影响,所设计的控制器能使系统的跟踪误差小于一个给定的性能指标．最后给出一个仿真算例验证了本控制方案的有效性．     

基于神经网络干扰观测器的一类不确定非线性MIMO系统H_∞跟踪控制

针对一类具有未知外部干扰及内部不确定性的非线性MIMO系统,提出了基于神经网络干扰观测器的鲁棒跟踪控制方法,用于降低控制器对干扰的要求.设计了基于神经网络的干扰观测器,以逼近由外部干扰、内部不确定性和子系统的交叉耦合组成的复合干扰.根据Lyapunov稳定性理论的参数更新律及所设计的控制器,保证了系统中所有信号的最终一致有界性,并获得了给定的跟踪性能指标.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于自适应神经网络的分数阶混沌系统滑模同步

针对一类异结构不确定分数阶混沌系统的同步问题,基于Lyapunov稳定性理论和分数阶系统稳定性理论,提出一种神经网络结合干扰观测器的主动反馈控制方法. 设计一种非线性干扰观测器对干扰进行观测,通过滑模控制对未观测出的部分干扰进行补偿,最终实现分数阶混沌系统的同步.与现有方法相比,采用的模型更符合工程应用实际,且不需要已知不确定项上界.数值仿真验证了所提出方法的有效性和正确性.     

基于非线性干扰观测器的一类欠驱动系统跟踪控制

针对一类欠驱动系统的跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的控制策略.首先给出一种基于跟踪误差的输出函数,通过等式变形和Butterworth低通滤波器解决未知控制方向问题;其次,引入一种新型非线性干扰观测器,对系统未知模型进行补偿,使控制器的设计无需知道系统的结构和参数;再次,通过对系统的内部动态和外部动态的分析,证明闭环系统的输出收敛于原点,跟踪误差信号一致最终有界;最后,将该方法应用于小车倒立摆模型,仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

一类高阶非线性系统的终端滑模复合控制

研究干扰观测器的控制与自适应终端滑模控制思想相结合,针对调整非线性系统跟踪误差,为了提高控制性能,提出一种适用于一类岛阶非线性系统的复合控制策略.通过引入干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,并利用估计结果对滑模控制输出进行补偿.根据干扰观测器的估计值设计自适应律,实现终端滑模控制器中的切换增益,根据系统扰动的大小进行自适应调节,从而改善由于固定切换增益所造成的滑模控制器输出量过大以及抖振等现象.基于Lyapunov理论证明了复合控制的稳定性,最后通过仿真进一步验证了控制策略的可行性及有效性.     

再入飞行器带有干扰观测器的有限时间控制

针对模型参数不确定及外界干扰影响下的再入飞行器的姿态控制问题,设计基于干扰观测器的有限时间控制策略.首先建立面向控制模型,并通过多时间尺度原理将面向控制模型分为内、外两环;其次,设计干扰观测器实时观测面向控制模型中的参数不确定及外界干扰,解决滑模控制因参数过大而导致的抖振问题,基于观测值,设计终端滑模控制器,在此基础上,基于Lyapunov理论对控制系统的稳定性进行分析;最后,基于六自由度再入模型,验证所设计的有限时间姿态控制策略的有效性.     

基于等价输入干扰滑模观测器的磁悬浮球系统模型预测控制

本文针对系统不确定性和外部干扰引起的磁悬浮球系统控制性能下降的问题,提出了一种基于等价输入干扰滑模观测器的模型预测控制(MPC+EIDSMO)方法.首先将原系统转化为EID系统,采用等价输入干扰滑模观测器对EID系统状态变量及等价输入干扰进行估计;然后基于状态估计值设计模型预测控制器,并将等价输入干扰估计值以前馈的方式...     

可穿戴五自由度上肢外骨骼机器人固定时间控制

针对可穿戴上肢外骨骼系统在外部干扰及参数不确定条件下的轨迹跟踪问题,提出了一种基于观测器的固定时间控制策略.首先,采用拉格朗日方法对五自由度上肢外骨骼系统的动力学模型进行面向控制处理.其次,考虑模型中存在参数不确定及外部干扰,基于改进超螺旋算法设计了固定时间干扰观测器,实现对系统干扰的实时估计,完成对控制器的在线补偿;在此基础上,设计了非奇异终端滑模固定时间控制律,保证外骨骼关节角度跟踪误差在固定时间内收敛至原点.再次,基于Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性.最后,通过对比和数值仿真结果证明所提出控制策略的有效性.     

多输入不确定系统的平滑非奇异终端滑模控制

研究多输入通道的参数摄动和外部扰动对控制系统输入输出和内部状态稳定性的影响. 采用两次模型变换实现输入输出和内部状态解耦, 运用Lyapunov 稳定定理建立系统收敛区域与不确定项范围的数学关系. 提出一种平滑非奇异终端滑模控制方法, 引入虚拟控制项以增加系统的相对阶, 利用鲁棒微分器合理提取微分信号, 实现系统的无抖振滑模控制. 仿真研究表明了所提出方法的有效性.     

Robust PD Control Using Adaptive Compensation for Completely Restrained Parallel-Wire Driven Robots: Translational Systems Using the Minimum Number of Wires Under Zero-Gravity Condition

A parallel-wire driven mechanism uses flexible wires instead of heavy rigid links. In this paper, we propose a robust point-to-point (PTP) position control method in the task-oriented coordinates for completely restrained parallel wire-driven robots, which are translational systems using the minimum number of wires under zero-gravity conditions. In the cases where parallel-wire driven robots are disassembled/assembled and used outdoors (also applied in space), actuator positions would be uncertain or contain some errors. The error of internal force among wires that results from such uncertainty of actuator positions deteriorates positioning performance. To overcome such a difficulty, adaptive compensation is employed for robust PD control against the error of internal force, in this paper. It is necessary for the adaptive compensation to separate the internal force term linearly into a regressor matrix and a parameter vector concerned with the errors of actuator positions. The internal force term, however, possesses the nonlinear characteristic concerned with the errors of actuator position. Noting the structure of the internal force term, this paper shows that measuring both the position of an end-effector and wire length in real time enables the linear separation. Not only does this robust PD control method ensure precise positioning using external sensors; it enhances the robustness for uncertainty of the Jacobian matrix, which results from the error of actuator installation. First, we explain the linearization of the internal force term. Next, the robust PD control for the parallel-wire driven system using the uncertain Jacobian matrix is proposed; then, we prove the motion convergence to desired points and discuss its robustness based on Lyapunov stability analysis. Finally, the usefulness of the proposed control method is demonstrated through experiments and simulations.     

时滞过程改进型Smith预估器的整定

证明Majhi和Atherton(1999)文所提出的改进型Smith预估器等价于一改进的内模控制结构 (IMC), 并对该结构提出一种三阶段设计方法. 为获得扰动抑制和稳定鲁棒性的均衡, 采用了鲁棒控制方法来整定反馈环控制器. 针对某些典型的积分和不稳定时滞过程的设计表明所提方法能获得较好的扰动抑制和稳定鲁棒性的均衡.     

面向工业过程的鲁棒PID控制器设计

将内模控制原理和极小极大优化原则相结合,提出了一种新的鲁棒PID控制器 设计方法.优化设计过程分步进行,综合采用多参数随机优化和解析优化方法.设计结果具有 算法稳定、鲁棒性强、一致性好等特点,适合于工况变化频繁的工业过程回路控制.     

A nonsmooth IMC method for mechanical systems with backlash

This paper proposes a discrete-time nonsmooth internal model control （NSIMC） approach for mechanical transmission systems described by so-called sandwich system with backlash. In this method, a dynamic compensator is introduced to compensate for the effect of the input linear subsystem. Thus, the sandwich systems with backlash can be simplified as a pseudo-Hammerstein system with backlash. The corresponding NSIMC strategy is designed to control this system. The design procedure of the controller is presented based on the analysis on the robust stability by considering the model errors involved with the effect of backlash as well as the compensated error of the input linear subsystem. Moreover, as the model is switched among the different operating zones, the robust filters are proposed to guarantee the robust stability and satisfactory control performance of the system.     

改进的内模控制方法及其在非方系统中的应用

针对工业过程中稳定的含有多时滞和右半平面零点的非方系统,提出一种改进的内模控制方法.通过添加补偿项来消除内模控制器中包含的不可实现因素,并在反馈回路中添加一阶滤波器以增强系统的鲁棒稳定性.同时,针对存在参数不确定性的被控过程,分析了保证控制系统鲁棒稳定的充分必要条件,给出了控制参数调节范围的解析计算式.最后仿真结果验证了该方法的有效性.     

典型二阶积分对象的新型控制策略

针对工业控制中常见的一类具有时滞的二阶积分对象,根据内模控制原理,提出一种新型控制策略。在该结构中,由参考模型来实现系统期望的设定值跟随响应特性,利用内模控制鲁棒性强的特点来抑制参数变化和干扰对系统的影响,从而使系统获得良好的干扰抑制特性和鲁棒性。调节参考模型参数和内模控制器参数,可使系统同时具有良好的设定值跟随特性和干扰抑制特性。仿真结果表明了方法的优越性。     

最小能量有限拍鲁棒控制系统的设计

本文采用2自由度控制器,以传递函数分式分解理论为基础,提出了一种在保证系统内部稳定和最佳鲁棒性前提下,实现最小能量控制的有限拍系统设计法。设计过程本质上是控制能量与响应时间的折衷。本文导出了折衷的最终界限,并给出了确定最佳响应时间的方法。     

非仿射系统的自学习滑模抗扰控制

针对一类单输入单输出(single-input single-output,SISO)非仿射非线性系统的控制问题,提出了一种自学习滑模抗扰控制方法.该方法用非线性光滑函数设计扩张状态观测器,实现SISO非仿射非线性系统内部不确定性和外部扰动的扩张状态估计,并将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与自学习滑模控制技术融为一体,实现SISO非仿射非线性系统的自学习滑模抗扰控制.该方法不依赖受控对象的数学模型,可以快速跟踪任意给定的参考信号.数值仿真试验表明了该方法响应速度快、控制精度高,具有很强的抗扰动能力,因而是一种鲁棒稳定性很强的控制方法,在SISO非仿射非线性系统控制领域具有重要作用.     

一类脉冲随机混杂系统的鲁棒H无穷控制

本文研究具有外在扰动的脉冲Markov切换线性随机系统的鲁棒H无穷控制问题,分别从系统的鲁棒稳定性及鲁棒性能两方面进行分析,首先,利用多Lyapunov函数法对系统的稳定性进行分析,给出了系统鲁棒依概率稳定的充分条件,进一步,运用线性矩阵不等式(LMI)法对系统的鲁棒性能进行分析,给出相应的状态反馈增益矩阵和脉冲控制增益矩阵的求解方法,在此基础上得出了一个鲁棒H无穷控制律,并提出了一套基于Matlab软件的鲁棒控制器的设计方法。最后,数值算例说明所设计方法的有效性。