航天器姿态跟踪系统的自适应滑模控制

针对存在不确定惯量矩阵和外干扰的刚体航天器姿态跟踪系统,提出了一种自适应滑模控制方法。首先建立了姿态跟踪误差动力学方程,并对刚体航天器跟踪误差动力学定义了滑模,设计了自适应滑模控制律,该控制律的优点在于可以估计系统不确定块,消除了传统滑模控制中对不确定界的要求。Lyapunov分析表明了提出的自适应滑模控制器确保闭环系统取得渐近稳定性。仿真结果验证了提出的控制策略的有效性。     

移动机器人编队的递归模糊神经网络滑模控制

研究非完整移动机器人编队控制优化问题,由于动态模型存在诸多不稳定性,针对领航者-跟随者l-ψ控制结构,提出了一种Back stepping运动学控制器与自适应神经滑模控制器相结合的新型控制策略.采用动态递归模糊神经网络(dynam-ic recurrent fuzzy neural network,DRFNN)对跟随者及领航者动力学非线性不确定部分进行在线估计,并通过自适应鲁棒控制器对神经网络建模误差进行补偿.所提方法不但解决了移动机器人编队控制的参数与非参数不确定性问题,同时也确保了机器人编队在期望队形下对指定轨迹的跟踪;根据Lyapunov方法的设计过程,保证了控制系统的稳定;仿真结果表明了改进方法对机器人编队优化控制的有效性.     

基于领导跟随的欠驱动船舶编队跟踪控制

针对具有三自由度欠驱动水面船舶编队控制问题,提出一种基于领导跟随 ( Leader /Follower) 结构的欠驱动水面船舶队形跟踪控制方法。当系统接收到队形控制指令, 每个欠驱动水面船舶按照自己在编队中的角色进行控制,其中Leader 根据任务中的队形指令 完成航迹跟踪控制,而Followers 则依据Leader 的信息和航行中任务中的队形指令完成航迹跟 踪控制。在航迹跟踪控制中,根据期望队形任务指令为每个船舶设计需要跟踪的参考路径和 速度指令; 基于Lyapunov 理论和重定义输出方法设计非线性速度控制器和路径跟踪控制器跟 踪设计路径和速度指令; 稳定性分析证明了队形跟踪误差是一致最终稳定的。仿真结果表明 船舶可以跟踪任意期望曲线队形,从而验证了方法的有效性。     

一类非线性系统的积分变结构模糊自适应跟踪控制

针对一类具有未知常数控制增益的不确定非线性系统,基于变结构控制原理,并利用具有非线性可调参数的模糊系统逼近等价控制,提出一种具有监督控制器的积分变结构模糊自适应跟踪控制策略.该策略通过监督控制器保证闭环系统所有信号有界.进一步,通过引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差的影响.理论分析证明了跟踪误差能够收敛到零.仿真结果表明了该方法的有效性.     

机器人操作器的自适应模糊滑模控制器设计

针对机器人动力学系统提出了一种基于模糊逻辑的自适应模糊滑模控制方案.根据滑模控制原理并利用模糊系统的逼近能力设计控制器,基于李雅谱诺夫方法设计自适应律,证明了闭环模糊控制系统的稳定性和跟踪误差的收敛性.控制结构简单,不需要复杂的运算.该设计方案柔化了控制信号,减轻了一般滑模控制的抖振现象.仿真结果表明了所提控制策略的有效性.     

不确定非线性系统的模糊鲁棒跟踪控制

提出了一种基于T-S模糊型的鲁捧自适应跟踪控制方法.整个控制方案在结合所有 的局部线性状态反馈控制器的基础上,引入了基于自适应神经网络的鲁棒控制器.所提出的 模糊自适应鲁棒控制器设计方法不需要求取李亚普诺夫方程的公共解,不要求系统的不确定 性项满足任何匹配条件或约束条件所提出的带有补偿项的完全自适应RBF神经网络,通过 在线自适应调整RBF神经网络的权重、函数中心和宽度,提高了神经网络的学习能力,可以 有效地对消系统的未知不确定性的影响.同时通过自适应补偿项来在线估计神经网络的近似 误差边界,弥补了神经网络的不足.所提出的方案保证了闭环系统的稳定性,有效地提高了 系统的鲁棒性和跟踪性能.仿真实例表明了所提出方法的有效性.     

具有模糊监督控制器的积分变结构间接自适应控制

针对一类不确定非线性系统, 基于变结构控制原理, 并利用具有非线性可调参数的模糊系统去逼近过程未知函数, 提出一种具有模糊监督控制器的积分变结构间接自适应控制方案. 该方案通过监督控制器保证闭环系统所有信号有界. 进一步, 通过引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差的影响. 理论分析证明了跟踪误差收敛到零. 仿真结果表明了该方法的有效性.     

模糊CMAC的柔性空间机器人轨迹跟踪自学习控制

针对不确定自由漂浮柔性空间机器人系统,采用模糊CMAC神经网络自学习控制策略来解决轨迹跟踪控制问题.首先建立漂浮基空间机器人的动力学方程,然后利用具有快速学习能力的模糊CMAC神经网络来逼近非线性柔性臂的逆动力学模型.网络参数采用改进的有监督的Hebb学习规则进行自适应在线调整,并通过关联搜索进行自学习和自组织,其误差代价函数由PID控制器提供.仿真结果表明,这种模糊CMAC逆模PID控制器能够达到较高的控制精度,具有一定的工程应用价值.     

自治飞艇直接自适应模糊路径跟踪控制

针对具有模型不确定和未知外部干扰的自治飞艇, 提出了直接自适应模糊路径跟踪控制方法. 该方法由路径跟踪控制和自适应模糊控制两部分组成. 首先基于飞艇的平面运动模型设计路径跟踪控制律, 包括制导律计算、偏航角跟踪和速度控制3 部分; 然后构造直接自适应模糊控制器逼近路径跟踪控制律中的不确定项. 稳定性分析证明所设计的控制律能使飞艇跟踪给定的期望路径, 跟踪误差收敛到原点的小邻域内. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

利用模糊系统的直升机的自适应控制

针对直升机动力学为非线性,且存在不确定因素和状态变化,设计利用模糊系统的自适应控制器.设计的控制器是系统的输出跟踪参考模型输出的直接调整模糊控制器参数的自适应控制器.又利用Lyapunov函数保证了闭环控制系统的稳定性并推导最优的自适应规律.实验结果表明,有外部扰动的情况下所设计的自适应控制器比模糊控制器对直升机控制具有良好的动态响应和稳定性,是一种非常有效的控制方法.     

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.     

含有参数化和非参数化不确定性系统重复学习控制

针对含有参数化和非参数化的高阶非线性系统,设计了一种重复学习控制方案.假设未知时变参数和参考信号的共同周期是已知的,通过参数重组技巧,将所有未知时变项合并为一个周期时变向量.将改进Backstepping方法与分段积分机制相结合,构造了微分-差分参数自适应律和重复学习控制律,使跟踪误差在误差平方范数意义下渐近收敛于零.利用Lyapunov泛函,给出了闭环系统收敛的充分条件.仿真结果验证了该方法的有效性.     

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.     

基于非线性动态逆的无人机编队协同控制

针对多无人机在空间机动过程中的编队形成与保持控制问题,提出一种基于非线性动态逆的无人机编队控制方法.将编队控制过程分解为两步:首先给出分布式长机状态估计算法,各编队无人机根据"相邻"无人机状态解算自身的期望运动指令;其次是设计接于非线性动态逆的编队控制器,使各无人机快速跟踪其期望指令并形成和保持稳定队形.仿真实验表明,编队长机进行空间机动过程中,各僚机能够准确估计其状态,快速形成并维持队形稳定.     

一类非线性系统准滑模控制的稳态误差分析

针对一类具有未知控制增益的不确定非线性系统准滑模跟踪控制,通过分析跟踪误差和滑模变量之间的关系,利用有界输入有界输出稳定的思想,分别推导了采用Slotine形式的传统滑模面和传统积分滑模面时系统的稳态跟踪误差的界.将其与现有的几种方法进行比较,该方法求得的稳态跟踪误差界更精确.根据给定的稳态跟踪误差要求,可设计出适合抑制抖振的饱和函数.通过仿真算例验证了所提出方法的有效性.     

具有长时延及丢包的网络控制系统H∞ 鲁棒滤波

研究了同时具有大于一个采样周期的随机传输时延及数据包丢失的网络控制系统H∞滤波问题.对于给定的丢包率,滤波误差系统被建模为具有两个事件速率约束的异步动态系统,利用异步动态系统理论给出滤波误差系统满足指数稳定和H∞性能指标的充分条件.H∞滤波器可通过解一组线性矩阵不等式求出.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

无人机三维编队飞行的鲁棒H∞控制器设计

针对无人机编队控制中模型不确定性与外干扰同时存在的情况,首先基于无人机自身的自动驾驶仪和编队运动学关系建立了无入机编队的三维数学模型,这种建模方式物理意义明晰;进而提出一种基于鲁棒H∞控制理论的编队控制器设计方法,按前向、侧向和垂直方向3个通道分别设计控制律,降低了鲁棒控制器的调参难度,简化了三维编队控制问题.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性,可实现无碰撞、快速、稳定地保持和调整无人机编队队形,具有良好的鲁棒性能.     

一类MIMO非线性大系统基于H∞ 跟踪的分散自适应输出反馈模糊控制

针对一类状态不可测的MIMO不确定非线性大系统,提出一种基于H∞跟踪的分散自适应输出反馈模糊控制器.主要工作有:1)通过对观测误差向量进行滤波来确保严格正实条件成立,使得提出的反馈与自适应机制可以执行;2)利用模糊系统提出一种适用于一般非线性大系统基于H∞跟踪的分散自适应模糊控制方案;3)在统一的框架下处理了控制器奇异性.闭环大系统被证明足稳定的,且输出误差具有H∞跟踪性能.仿真结果验证了控制器设计的有效性.     

具有输入齿隙的一类非线性不确定系统自适应鲁棒控制

针对一类具有未知输入齿隙、参数不确定以及未建模动态和干扰的非线性系统,设计了自适应鲁棒控制器.将齿隙非线性模型等价表示为具有有界建模误差的全局线性化模型,在此基础上设计了包含自适应模型补偿、反馈稳定和鲁棒反馈3部分的自适应鲁棒控制器,并给出了系统动态跟踪误差和稳态误差指标.理论分析证明,闭环控制系统信号有界且跟踪误差在任意期望的精度范围内,仿真研究验证了所提出方法的有效性.     

一类具有多种耦合时滞的复杂动态网络的牵制同步

针对一类由Lur'e系统组成的具有多种耦合时滞的加权复杂动态网络,研究其同步问题.只对网络中的一部分节点进行控制,从而使整个被控网络达到同步.基于绝对稳定性理论.得到了保证复杂网络实现全局同步的时滞独立判据.仿真中以蔡氏振荡器组成的复杂网络为例,验证了所提方法的有效性,且表明在某些特殊情况下,只需控制一个节点便可使整个网络达到同步.