反馈线性的非线性系统的分步输出变结构控制

针对一类存在参数不确定性的反馈线性的非线性动态系统,通过构造两个滑模流形,即误差跟踪的线性函数和中间控制变量与其实际值之间的误差,给出了输出跟踪控制律．并设计一个变结构控制律使闭环系统的轨迹渐近趋于滑模区,对于所有滑模区上的轨迹,跟踪误差趋于零．     

一类非线性系统的加速度规划输出跟踪动态控制

针对一类严格反馈形式的非线性二阶多输入多输出系统,提出一种带有加速度规划的输出跟踪动态控制策略.引入一个代替时间变量的路径参数用以规划路径跟踪时的加速度,回避了设计内环加速度控制回路的常规方法,简化了控制器的设计过程.对二阶系统的控制项求导进行系统扩维,基于新的增广系统,设计了使系统输出收敛于期望路径的反馈线性化动态控制律.再对加速度跟踪误差基于梯度法设计更新律使其渐近收敛于零,最后通过调节期望加速度实现定常速度控制.理论分析表明,误差闭环系统一致渐近稳定,速度误差有界.动力定位船舶循迹控制仿真结果表明了所提出控制器的有效性.     

一般非线性控制系统的局部反馈渐近镇定

运用微分几何方法讨论了存在相对阶的一般非线性控制系统的局部反馈渐近镇定问题。在给出这类系统基于相对阶的标准形之后，如果其零动态渐近稳定，则可找到控制律局部镇定该系统。所得结果适用于一般非线性控制系统局部反馈渐近镇定的临界问题。     

广义二阶动力学系统的鲁棒特征结构配置

考虑了具有摄动的广义二阶动力学系统的鲁棒特征结构配置问题, 提出了一种优化算法. 该算法的目标是使得特征结构配置的误差最小. 根据广义二阶动力学系统基于状态加微分反馈的参数化特征结构配置结果, 给出了优化指标的完全参数形式. 该算法不包含“返回”过程, 允许特征值在一定范围内参与优化, 能够给出鲁棒性较强的控制系统. 数值例子说明了算法的有效性.     

基于扰动补偿的无微分模型参考自适应控制系统设计

针对一类含有参数不确定性和未知非线性扰动的系统,本文提出一种基于扰动补偿的无微分模型参考自适应控制方法,实现系统输出对参考模型输出信号的高精度跟踪.首先,利用被控对象模型信息设计扰动估计器,对系统非线性扰动进行在线估计;其次,基于非线性扰动估计值设计参考模型和无微分参数更新律,构建无微分模型参考自适应控制器,建立基于扰动补偿和状态反馈的自适应控制律,以消除参数不确定性和非线性扰动对系统输出的影响,保证系统输出对参考模型输出的准确跟踪;然后,给出闭环系统误差信号收敛条件和控制器参数整定方法;最后,通过数值仿真验证所提方法的有效性和优越性.     

具有高阶时延的离散非仿射非线性系统的自适应跟踪控制

本文研究了一类具有高阶输入–输出时延的非仿射非线性离散不确定系统的自适应输出跟踪控制问题,提出了一种基于隐函数的自适应输出反馈输出跟踪控制方案.该方案主要解决了两个技术问题:一是构造了基于未知参数估计和未来时刻信号估计的隐函数方程解的自适应控制律,解决了因系统高阶时延导致的控制律因果矛盾问题并实现了闭环稳定和渐近输出跟踪;二是针对非仿射非线性控制律难求解问题,提出了基于迭代解的解析自适应控制律,实现了闭环稳定和实用输出跟踪.最后仿真研究证实了所提出控制方案的有效性.     

基于微分平滑的四旋翼运输系统轨迹跟踪控制

四旋翼系绳运输系统是一种具有8个自由度和4个控制输入的欠驱动、强耦合、多变量的非线性系统.为建立系统模型,将系统解耦为双质点系绳连接子系统和四旋翼姿态控制子系统,基于广义拉格朗日方程推导出系统的动力学模型.然后利用微分平滑理论证明了系统是以载荷位置和四旋翼偏航角为平滑输出的微分平滑系统.进而在等式限制条件下对平滑输出轨迹进行规划,获得前馈开环控制律.为抑制系统扰动并使跟踪误差收敛于原点,利用微分平滑特性推导出动态内反馈控制器.仿真实验验证了所提方法的有效性.     

基于跟踪微分器的广义通用模型控制器研究

广义通用模型控制方法是一般模型控制方法的改进，适用于相对阶大于1的被控对象。为克服广义通用模型控制方法要求被控对象状态完全可观测的不足，基于跟踪微分器可以跟踪输入信号，同时估计输入信号微分的特点，将跟踪微分器与广义通用模型控制器相结合，利用跟踪微分器的信号跟踪和微分估计能力，将输出及其微分进行反馈，克服了广义通用模型控制器要求被控对象状态完全可观的局限性。针对相对阶为2的被控对象，仿真实验验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

一类增长率依赖输出的非线性系统的输出反馈输出跟踪控制

研究一类增长率依赖输出非线性系统的输出反馈输出跟踪控制问题.利用系统结构特点,构造出系统实现输出跟踪时内部状态的渐近轨迹.通过建立状态与渐近轨迹偏差的动态方程,将输出跟踪问题转化为偏差系统的镇定问题,然后通过设计偏差系统的输出反馈镇定控制器给出输出反馈输出跟踪控制器.最后以仿真实例验证本文结论.     

不确定广义系统的输出反馈鲁棒预测控制

针对一类具有范数有界不确定性的广义系统,当系统状态不可测时,提出了一种基于输出反馈的鲁棒预测控制器综合算法．采用ＬＭＩ方法以及变量变换思想,将无限时域“最小最大”优化问题转化为线性规划问题．确定出一组分段连续的输出反馈控制序列,给出了输出反馈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可以保证广义闭环系统是渐近稳定且正则无脉冲的．仿真实例验证了所提出方法的有效性．     

A dynamical variable structure control strategy in asymptoticoutput tracking problems

A dynamical discontinuous feedback strategy of the sliding mode type is presented for asymptotic output tracking problems in nonlinear dynamical systems. N. Fliess' (1989, 1990) generalized observability canonical form (GOCF) is used in the derivation of the dynamical variable structure feedback controller. For a large class of nonlinear systems, a truly effective smoothing of the sliding mode controlled responses is possible, while substantially reducing the chattering for the control output. For this reason, the technique is especially suitable for the control of some mechanical and electromechanical systems. An example, including simulations, is provided     

Pulse width modulated control of the full bridge buck converter

Two approaches are examined for the design a pulse width modulated (PWM) feedback control scheme regulating a full bridge buck converter in both stabilization and AC signal tracking tasks. The first approach is based on a direct strategy for the specification of a static PWM feedback control which accomplishes asymptotic stabilization to a preselected constant operating point for the output capacitor voltage. The same approach is also examined for the asymptotic output tracking of AC reference signals. The second approach, or indirect approach, proposes a dynamical feedback regulation scheme based on input inductor current stabilization or tracking using reference signals obtained via partial inversion of the system dynamics. The indirect approach emphasizes the use of Fliess' generalized observability canonical form of the average converter model.     

Practical output tracking of nonlinear systems with uncontrollableunstable linearization

The paper focuses on the problem of having the output of nonlinear systems track a prescribed C¹ reference signal. It is proved that, under mild assumptions, global practical output tracking is achievable by smooth state feedback, although asymptotic output tracking is usually not possible (even locally) because the linearized system has uncontrollable modes whose eigenvalues are on the right half plane. Smooth feedback controllers which solve the problem of global practical output tracking are explicitly constructed, based on a modified 'adding a power integrator' approach. This feedback design method also leads to solutions to challenging benchmark control problems, including practical output tracking of an underactuated unstable two degrees of freedom mechanical system