基于backstepping方法的电子节气门控制

针对汽车电子节气门的跟踪控制要求,建立了面向控制器设计的非线性模型.采用输入整形(input-shaping)技术对跟踪输入信号进行滤波,应用backstepping方法设计了电子节气门的非线性控制器.将建模误差等不确定性看做加性外部扰动,分析了跟踪误差系统的输入到状态稳定性(input-to-state-stability,ISS),并据此给出了选择控制器参数的指导性准则.仿真实验表明基于backstepping的控制方法能够很好的实现电子节气门的跟踪控制.     

基于状态观测器的H-状态反馈控制

本文提出一种基于状态观测器的H_∞曲状态反馈控制,把输出反馈的H_∞控制问题转换成使用状态观测器的H_∞控制问题.通过直接求解状态空间方程,可以获得使用状态观测器的H_∞控制器及其存在的充要条件,它依赖于两个Rjccati方程的解,而且对控制对象的约束不需要满足所谓的正交条件,状态观测器的阶数与控制对象相同,它的输出是控制对象在最坏扰动作用下的状态估计值。     

基于有限时间输出反馈的线性扩张状态观测器

为快速、准确地观测系统中的未知扰动及状态, 提出一种有限时间线性扩张状态观测器(Finite-time linear extended state observer, FT-LESO), 它具有期望的收敛性能且结构简单、易于设计. 假设系统的状态无法量测, 观测器设计问题转化为扰动下的输出反馈控制问题. 针对该问题, 提出一种扰动下的有限时间线性输出反馈控制方法, 得到控制器参数与闭环系统状态向量2-范数间的解析关系. 在此基础上, 提出有限时间线性扩张状态观测器, 得到观测器参数与观测误差收敛速度及稳态观测误差间的解析关系, 给出一充分条件保证观测误差有限时间有界、且能以不低于指数收敛的速度收敛到给定范围内, 为观测器参数设计提供理论依据. 通过数值仿真验证提出的观测器, 仿真结果与理论分析相符, 提出的观测器是有效的.     

基于状态观测器的非理想输入不确定组合大系统的输出反馈分散镇定

基于状态观测器,讨论了不确定相似组合系统的鲁棒分散输出反馈镇定问题,系统的输入是非理想的,不确定项存在于系统内部和各子系统的关联项中,它们可能是非线性或时变的,且满足通常的匹配条件,使用变结构原理设计控制器,所设计的控制器保证系统渐近稳定,研究结果表明,系统的相似性有助于简化对系统的分析和设计;仿真结果表明,本文的方法是有效的。     

电子节气门控制器的设计

针对电子节气门系统结构复杂的特点,提出了一种新的电子节气门位置传感器智能控制的设计方法。该控制器由TMS320LF4207中央处理器和TLF6209驱动芯片等组成。具体给出了电子节气门系统在发动机控制系统中的应用框架,通过专家自整定PID控制策略,实现对节气门系统的位置控制。电子节气门开度的阶跃响应试验验证了该方法可以对电子节气门实现精确、快速和稳态误差小的闭环控制。     

带传输滞后的离散系统的观测器及输出动态反馈

针对带输出传输滞后的线性离散系统,讨论了其状态观测器设计问题.利用滞后输出信息,给出了状态观测器的设计方法,并得到状态观测器存在的充要条件,进而设计出基于观测器的输出动态反馈控制器,证明了闭环系统满足极点分离原理.数值仿真验证了所提出方法的有效性.     

基于故障诊断观测器的输出反馈容错控制设计

针对自适应故障诊断观测器需要误差系统满足苛刻的严格正实条件(Strictly positive real, SPR)和难于处理输出存在扰动的不确定性系统等问题, 提出了一种新型的增广故障诊断观测器的设计方法, 不仅显著地拓宽了自适应故障诊断观测器的适用范围, 而且其具有处理系统扰动的良好性能. 在故障估计的基础上, 提出了动态输出反馈容错控制的设计方法, 避免了基于观测器的状态反馈容错控制的设计难点. 同时, 故障诊断观测器和输出反馈容错控制是分开设计的, 并且又考虑了各自的性能, 简化了设计过程. 最后, 通过仿真实验验证了所提方法的有效性.     

时滞系统的状态预测观测器及预测控制器设计

研究基于状态空间模型的时滞控制系统的状态预测观测器及最优预测控制器的设计问题。针对控制项含有时滞的系统，设计一种全维状态预测观测器，并将其用于时滞控制系统的最优状态预测反馈控制。通过该状态预测观测器可将闭环系统的时滞项移至系统闭环结构之外，从而使其优化控制规律完全可按无时滞系统进行设计。所给出的性能指标计算公式表明，该预测控制器关于二次型性能指标是次优的。     

基于观测器的输出控制设计的迭代LMI方法

针对不确定连续系统,研究了基于观测器的输出反馈控制器的设计问题。基于二次稳定的概念,分析了反馈系统的鲁棒稳定性。通过引入一个非负项,给出了闭环系统二次稳定的一个线性矩阵不等式形式的充分条件,使反馈控制器增益不再依赖于Lyapunov矩阵。在此基础上,提出了一种新的基于观测器的输出反馈控制器设计方法及迭代算法,所得到的控制器能使闭环系统鲁棒稳定,同时满足系统的H∞性能约束。仿真实例说明了该方法的有效性。     

离散变结构输出反馈控制

讨论了离散系统的变结构输出反馈控制,采用输出反馈控制不需状态完全可测;本文给出了输出反馈变结构控制系统的滑模平面设计方法;利用趋近律的思想设计控制律,证明了系统的准滑模稳定性。     

一种非仿射高超声速飞行器输出反馈控制方法

针对一类考虑模型非仿射特性和执行机构饱和特性的高超声速飞行器轨迹跟踪控制问题, 提出一种基于backstepping的输出反馈非线性控制方法. 考虑执行机构故障激发的未知非线性动态, 建立了非仿射形式飞行器模型. 为解决实际工程应用中存在的气流角测量值难以使用的问题, 利用高度和速度测量值以及高阶微分器设计了航迹倾角在线估计方法. 基于跟踪微分器设计了模型干扰项的估计方法, 并解决了backstepping方法应用中存在的“微分项爆炸”问题. 引入辅助系统降低控制量饱和带来的不利影响. 基于Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性. 最后, 通过对比仿真实验验证了所提方法的有效性.     

非线性微分——代数系统的输出反馈镇定控制

对满足线性增长条件的非线性微分--代数系统, 研究了其输出反馈镇定控制问题. 通过将状态观测器与控制器耦合在一起设计, 构造出一种非初始化的线性高增益状态观测器, 具有良好的鲁棒性. 基于反推设计方法构造出一个线性的动态输出补偿器, 使得整个闭环系统是渐近稳定的. 仿真结果验证了本文所提控制方法的有效性.     

一类非线性不确定性系统基于状态观测器的输出反馈镇定控制设计

The output-feedback stabilization control problem is investigated for a class of nonlinear uncertain systems. Based on the multivariable analog of circle criterion, an observer is designed to estimate the system states and hence the dynamical equations that the estimation error satisfies are derived first. Then, by using integral backstepping approach together with completing square technique, the output-feedback stabilization control is constructively designed such that the closedloop system is asymptotically stable. Finally, an example is given to illustrate the main results of this paper.     

基于反步法的耦合分数阶反应扩散系统边界输出反馈控制

针对具有空间依赖耦合系数的分数阶反应扩散系统, 利用反步法设计了基于观测器的边界输出反馈控制器, 证明了观测增益和控制增益核函数矩阵方程的适定性. 针对误差系统和输出反馈的闭环系统, 利用分数阶Lyapunov方法分析了系统的Mittag-Leffler稳定性, 且利用Wirtinger不等式改进了耦合系统稳定的条件. 当系统具有空间依赖的耦合系数时, 难以求得控制增益和观测增益核函数的解析解, 为此, 给出了核函数偏微分方程的数值解方法. 数值仿真验证了理论结果.     

基于输出反馈的不确定连续系统的鲁棒预测控制

运用线性矩阵不等式方法,研究一类基于输出反馈的线性连续时间范数有界参数不确定系统的鲁棒预测控制问题．基于变量变换的思想,将无限时域“最小—最大”优化问题转化为线性规划问题,得出分段连续的输出反馈控制律,并给出了控制律存在的充分条件,证明了优化问题在初始时刻的可行解保证闭环系统渐近稳定．仿真实例验证了此方法的有效性．     

输入饱和及输出受限的纯反馈非线性系统控制

针对具有输入饱和和输出受限的纯反馈非线性系统,设计了神经网络自适应控制器.首先利用隐函数定理和中值定理将非仿射形式的纯反馈非线性系统转换成有显式输入的非线性系统,基于李雅普诺夫第二方法以及反推法并采用障碍型李雅普诺夫函数进行控制器的设计,最后通过稳定性分析证明了闭环控制系统是半全局一致最终有界的,利用仿真例子验证了控制...