任意相对阶下非线性切换系统的事件触发漏斗控制

针对一类具有任意相对阶且带有部分非输入到状态稳定逆动态的非线性切换系统, 提出一种动态事件触 发漏斗跟踪控制方案. 首先, 引入一个虚拟输出将任意相对阶的非线性切换系统转换为相对阶为一的非线性切换系 统. 其次, 设计各子系统的事件触发漏斗控制器和切换的动态事件触发机制, 解决候选事件触发漏斗控制器和子系 统之间的异步切换问题, 所提方案消除已有文献中为所有子系统设计共同控制器带来的保守性. 在一类具有平均驻 留时间切换信号的作用下, 保证切换闭环系统的所有信号都是有界的, 且跟踪误差一直在预设的漏斗内演化, 并排 除采样中的奇诺现象. 最后, 一个仿真例子验证方案的实用性和有效性.     

CLF-CBF-QP新形式下非线性系统的安全攸关控制与优化

利用二次规划(QP)结合控制Lyapunov函数(CLF)和控制障碍函数(CBF)形成非线性系统的一种安全攸关控 制策略, 称为CLF-CBF-QP, 其在实现控制目标和确保安全之间起到协调作用. 然而, 一旦引入附加的约束, 如输入 约束, QP求解可能变得不可行. 另外, 当考虑系统本身的体积或环境中存在快速移动的障碍物时, 动态系统与障碍 物发生碰撞的可能性会极大地提高. 因此, 本文首先从控制输入空间和状态空间的角度分别分析QP求解可行性以 及CLF和CBF中参数对QP求解可行性和系统性能的影响, 并提出一种CLF-CBF-QP新形式来提高优化问题的可解 性; 其次, 在考虑动态系统本身的体积且环境中存在动态障碍物时, 设计一种CBF新形式使其仍能保证系统的安全 性; 最后, 通过线性平面四旋翼在存在动态或静态障碍物的环境中进行轨迹跟踪来验证所提出方法的有效性.     

前言

<正>在自然界中,由于扰动、误差及各种人为、环境因素的存在,任何实际生产生活中的系统都在不同程度上具有某种非线性特性,比如飞行器系统、工业生产和电力系统等.然而,大多数关于非线性系统的分析或设计问题很难在线性系统理论的框架下得到圆满解决.因此,近几十年来,非线性系统的分析与设计问题成为控制领域的研究重点.随着科技的高速发展,控制系统变得越来越复杂,其非线性特性越来越强,对控制器的性能要求也越来越高,非线性系统理论受到相当大的挑战.同时,机器人的发展,宇宙飞行器、直升飞机、大型柔性结构的控制,都是非常复杂的非线性系统问题,这就促使非线性系统的分析与设计理论需要得到进一步研究和发展.