多输入离散时滞系统的变结构控制设计

研究多输入时滞离散系统的变结构控制问题．首先将离散时滞系统简化为无时滞离散系统,在此基础上提出一种新的变结构控制设计算法．该算法能使从空间任意点出发的运动在有限时间内准确到达并保持在切换面上,不发生切换面的穿越,有效地消除了抖振．数值计算和仿真结果表明了该方法的有效性．     

非匹配不确定离散系统的无抖振积分滑模控制

针对一类非匹配不确定离散系统, 设计一种无抖振离散积分滑模控制器. 为了抑制非匹配不确定性对系统的影响, 采用线性矩阵不等式方法设计一种新型的切换函数和对应的滑模控制律, 并证明了闭环系统的Lyapunov 稳定性. 同时, 引入饱和函数设计控制器, 使系统状态在积分滑模面的某个小邻域内做准滑模运动, 并通过合理选择饱和函数的边界层厚度, 使控制信号不含任何抖振. 理论分析和数值仿真验证了所提出方法的有效性.

     

多关节机器人的模糊神经滑模控制

针对含有建模误差和不确定干扰的多关节机器人轨迹跟踪控制,提出了一种模糊神经滑模控制方法.该方法采用全局快速终端滑模面,保证了系统能够从任意初始状态在有限时间内到达滑模面和平衡点.采用模糊神经网络自适应地补偿系统的建模误差和外界干扰,保证了滑模控制在滑模面的运动.文中利用李亚普诺夫稳定性判据推导出了控制器的控制律和模糊神经网络的目标函数,通过模糊神经网络的在线学习.削弱了滑模控制的抖振.仿真结果表明了其有效性.     

快速二阶终端滑模控制及其在下肢外骨骼的应用

为了提高传统二阶终端滑模控制的全局收敛性,提出一种快速二阶终端滑模控制算法.设计一种二阶趋近律,将绝对值函数隐藏在积分项里,并增加线性项以提高全局收敛性.当系统状态未到达滑模面时,采用二阶趋近律,并通过调整参数避免奇异问题;当系统状态到达滑模面时,采用不含不连续符号项的指数趋近律,以保证控制误差有限时间收敛.采用Lyapunov直接法证明快速二阶终端滑模控制算法的稳定性,及其比super twisting算法具有更优良的收敛特性.以下肢外骨骼为研究对象,建立动力学模型.在考虑建模误差和外部干扰的情况下,将该算法应用于下肢外骨骼的姿态控制.仿真结果表明,所提出的控制算法能够有效抑制抖振,并且比super twisting算法具有更良好的跟踪性能,验证了该算法的有效性.     

基于离散时变趋近律的准滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出一种基于离散时变趋近律的准滑模控制方法.该方法不仅能够加快系统趋近模态的趋近速度,缩短到达时间,而且能够减小准滑动模态带宽,有效改善系统动态品质,增强系统鲁棒性,并无控制抖振和稳态抖振产生.控制律形式简单、利于实现.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

直线同步电动机磁悬浮系统的自适应模糊滑模控制

提出一种自适应模糊滑模控制方法用以提高可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor, CELSM)磁悬浮控制系统的性能.根据CELSM的特定结构和运行机理,建立CELSM磁悬浮系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程;设计积分滑模面和分段趋近律,系统状态轨迹可以根据距滑模面的距离自动切换趋近速度,以很小的斜率穿越滑模面,减小系统的抖振,推导出相应的滑模控制器;为了克服不确定性扰动对系统的影响,设计自适应律使自适应模糊系统对不确定性扰动进行实时估计,用该估计值进行前馈补偿控制,减小控制律中的切换增益和系统的抖振,进一步推导出自适应模糊滑模控制器;用Matlab对控制系统进行仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊滑模控制的CELSM磁悬浮系统的性能得到改善.     

多关节机器人的神经滑模控制

针对含有建模误差和不确定干扰的多关节机械臂轨迹跟踪控制,提出了一种神经滑模控制方法。该方法采用全局快速终端滑模面保证了系统状态能够在有限时间内到达滑模面和平衡点。采用径向基函数神经网络自适应地补偿系统的建模误差和外界干扰,保证了滑模控制在滑模面的运动。利用李亚普诺夫稳定性判据推导出了控制器的控制律和神经网络的目标函数,通过神经网络的在线学习,削弱了滑模控制的抖振。仿真结果表明了其有效性。     

基于扰动补偿趋近律的准滑模控制

针对不确定离散时间系统,提出了一种基于扰动补偿趋近律的准滑模控制方法.该方法不仅能够加快系统趋近模态的趋近速度,缩短到达时间,而且能够缩窄系统的准滑动模态带宽,增强系统鲁棒性,有效改善系统动态品质,并无控制抖振和稳态抖振产生.仿真结果表明了该方法的有效性.     

快速收敛的机器人滑模变结构控制

针对滑模变结构控制的收敛速度问题,提出了一种新的非线性滑模面．系统到达该滑模面上任一位置 后,都能够以高于线性滑模和终端滑模的速度收敛到平衡点．同时,提出了一种新的双幂次趋近律,使得系统状态 在趋近滑模面的全过程中,也能够拥有较高的速度,并消除了传统滑模变结构控制所固有的抖振．最后将该方法用 于仿真机器人的路径跟踪控制,结果表明,系统具有较强的鲁棒性和较快的收敛速度,验证了该方案的有效性．     

离散直接自适应模糊滑模控制一步设计

滑模控制设计方法一般需要分两步进行,即设计稳定的滑模面和能使滑模到达的滑模控制器。对于离散非线性系统的模糊滑模控制,两步设计变得较为复杂。针对离散非线性系统轨迹跟踪控制问题,提出了一种采取一步直接进行自适应模糊滑模控制的方法。首先给出问题描述及动态模糊逻辑系统(Dynamic Fuzzy Logical System,DFLS);然后针对线性滑模面,基于在线参数自调整的DFLS逼近控制器中的非线性动态函数,一步构造设计了滑模控制律。通过Lyapunov分析方法,证明了所采取的自适应律能够保证滑模可达的同时,也能保证闭环系统误差也是渐近稳定的,并具有一定的鲁棒稳定性、抖振削弱和自适应性等优点。最后,在一阶倒立摆系统中应用所提出的控制设计方法,进行了仿真研究。仿真结果验证了该方法的正确性和优越性能。     

线性多变量离散系统全程滑模变结构控制

讨论线性多变量离散不确定系统滑模变结构控制问题。利用全程滑动模态的思想，通过构造切换函数，使系统的轨线一开始便落在切换面上，缩短了到达时间，增强了系统的鲁棒性；利用系统的摄动、干扰与采样时间的关系，改进了控制律的设计，使结论条件更符合物理意义。仿真实例说明了该方法的有效性。     

Passivity-based sliding mode control of uncertain singular time-delay systems

In this paper the problem of sliding mode control (SMC) with passivity of a class of uncertain nonlinear singular time-delay systems is studied. An integral-type switching surface function is designed by taking the singular matrix into account, thus the resulting sliding mode dynamics is a full-order uncertain singular time-delay system. By introducing some slack matrices, a delay-dependent sufficient condition is proposed in terms of linear matrix inequality (LMI), which guarantees the sliding mode dynamics to be generalized quadratically stable and robustly passive. The passification solvability condition is then established. Moreover, a SMC law and an adaptive SMC law are synthesized to drive the system trajectories onto the predefined switching surface in a finite time. Finally, a numerical example is provided to illustrate the effectiveness of the proposed theory.     

一类不确定离散切换模糊时滞系统的鲁棒非脆弱控制

针对一类不确定离散切换模糊时滞系统,研究了在控制器增益存在摄动情况下的稳定性问题.利用切换技术和多Lyapunov函数方法,并以矩阵不等式形式给出了非脆弱状态反馈控制器存在的充分条件和切换律设计.最后通过数值仿真算例验证了设计方法的有效性和可行性.     

时滞离散系统的非线性准滑模鲁棒控制

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵不等式技术,给出了该类时滞离散系统非线性准滑模面的设计方法,并得到了稳定的非线性准滑模面存在的充分条件;其次,基于一种改进的离散趋近律方法,设计了相应的准滑模控制器,以保证系统的状态在有限时间内到达准滑模,从而将此类非线性系统的滑模变结构控制的分析与综合问题推广到了时滞非线性系统.最后,仿真结果表明,在本文所设计的准滑模面与准滑模变结构控制器的作用下,系统的状态是稳定的,且具有响应速度快、超调量小、调节时间较小等优点,从而说明了本文所设计方法的有效性.     

离散线性时滞系统的次优控制:逐次逼近法

A successive approximation approach for designing optimal controllers is presented for discrete linear time-delay systems with a quadratic performance index. By using the successive approximation approach, the original optimal control problem is transformed into a sequence of nonhomogeneous linear two-point boundary value (TPBV) problems without time-delay and time-advance terms. The optimal control law obtained consists of an accurate feedback terms and a time-delay compensation term which is the limit of the solution sequence of the adjoint equations. By using a finite-step iteration of the time-delay compensation term of the optimal solution sequence, a suboptimal control law is obtained. Simulation examples are employed to test the validity of the proposed approach.     

时滞离散系统最优输出跟踪控制的灵敏度法

针对具有有限时间二次型性能指标的时滞离散系统,研究了最优输出跟踪控制问题.通过引入一个灵敏度参数,将原最优输出跟踪控制问题转化为不含超前项和时滞项的一族两点边值问题.得到的最优输出跟踪控制律由状态向量的线性解析函数和伴随向量级数形式的补偿项组成,其解析函数由一次性求解R iccati矩阵差分方程和矩阵差分方程得到,补偿项由求解伴随向量差分方程的递推公式得到.仿真结果表明了该方法的有效性.     

Suboptimal Control for Discrete Linear Systems with Time-delay:A Successive Approximation Approach

A successive approximation approach for designing optimal controllers is presented for discrete linear time-delay systems with a quadratic performance index.By using the successive approximation approach,the original optimal,control problem is transformed into a sequence of nonhomogeneous linear two-point boundary value (TPBV) problems without time-delay and time- advance terms.The optimal control law obtained consists of an accurate feedback terms and a time-delay compensation term which is the limit of the solution sequence of the adjoint equations. By using a finite-step iteration of the time-delay compensation term of the optimal solution sequence, a suboptimal control law is obtained.Simulation examples are employed to test the validity of the proposed approach.     

不确定时滞线性离散切换系统的鲁棒H∞控制

研究一类具有不确定和时滞的线性离散切换系统的鲁棒H∞控制问题．利用多Lyapunov函数技术,在基于状态的切换规则下,给出了这类系统鲁棒镇定且具有H∞性能界的充分条件,以及切换规则和鲁棒H∞切换控制器的设计方案．并将结果应用到一类非切换系统,提出了切换状态反馈控制策略．最后的仿真例子进一步表明了本文结论的有效性．