不确定离散时间系统积分滑模保性能控制

针对不确定离散时间系统,研究其积分滑模（ＩＳＭ）保性能控制的设计问题．将最优保性能积分滑模面设计问题,转化为一个具有线性矩阵不等式（ＬＭＩ）约束的目标函数凸优化问题,给出了最优保性能积分滑模面存在的充分条件,并结合干扰估计器设计相应的保性能控制器．与传统滑模控制相比较,积分滑模保性能控制系统具有全阶滑动模态,系统的鲁棒性得到加强,消除了控制抖振和稳态抖振．仿真结果验证了该方法的有效性．

     

GBF-CMAC和滑模控制的柔性结构系统控制

针对一类不确定系统的跟踪控制,设计了一种将GBF-CMAC（cerebellar model articulation controller with Gauss basis function）与滑模控制相结合的控制系统。利用符号距离和分层结构减少了神经网络所需存储器的数量,并提出了一种神经网络参数的自适应学习律。将设计的控制器用于含有不确定性和欠驱动结构的高阶柔性直线结构系统的跟踪控制,并与一般滑模控制和积分滑模控制进行了比较。实验结果表明,所设计的控制器不仅具有较好的鲁棒性,而且改善了滑模控制存在的抖振问题。同时通过调整神经网络的参数对抖振进行控制,实现了抖振和跟踪性能之间的最优选择。     

R(o)ssler混沌系统的自适应滑模控制

为了实现对R(o)ssler混沌系统的控制,使得系统的状态变量在有限时间内达到平衡点,将R(o)ssler混沌系统作为控制对象,提出了一种自适应滑模变结构控制策略,主要包括滑模面设计和自适应滑模控制率的设计.设计了一种比例积分滑模面,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了滑模动态方程的稳定性,为解决滑模控制器抖振问题设计了参数自适应的趋近律,有效地消除了滑模控制器的抖振.仿真结果显示,经自适应滑模控制后的R(o)ssler混沌系统状态能快速稳定地收敛到平衡点,并消除了控制器的抖振.结果证明该方法有效地实现了R(o)ssler混沌系统的控制,并具有良好的动态性能.     

可控励磁直线同步电动机的全局积分Terminal滑模控制

为提高可控励磁直线磁悬浮同步电动机进给系统的快速性与鲁棒性,提出全局积分Terminal滑模控制策略.构造新型的全局积分Terminal滑模面,对系统状态任意初值可在有限时间内收敛到零点,在趋近律中引入衰减因子,可减小系统抖振;在构造滑模面和趋近律的基础上设计全局积分Terminal滑模速度控制器;为进一步削弱滑模控制的抖振,减小切换增益,用径向基函数神经网络设计扰动观测器,并对扰动进行前馈补偿控制.仿真结果表明全局积分Terminal滑模控制策略能够明显改善系统的动态性能,缩短误差的收敛时间,提高系统抑制扰动的能力,削弱系统的抖振,增强系统的鲁棒性.     

空间三关节机器人模糊积分滑模控制

研究提高关节机器人轨迹跟踪控制的性能,由于关节机器人运动中产生振动,影响系统的稳定性能。为解决上述问题,提出了一种反馈线性化的自适应模糊积分滑模控制方法。在上述方法的基础上,对机器人非线性动力学模型反馈线性化。为了进一步提高滑模控制的精度,设计了一种积分滑模面的滑模控制器,可以减弱积分滑模控制的抖振。通过设计一个模糊控制器,根据积分滑模面的大小自适应地调节积分滑模控制的切换部分,达到削弱抖振的目的。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,改进方法有效地提高了关节机器人跟踪控制性能。     

限定初始状态非线性取代积分滑模算法的研究

针对常规滑模控制算法抑制抖振的边界层方法存在稳态误差的缺点,考虑在常规滑膜面基础上加一个跟踪误差的积分项,这就是常规积分滑膜控制器。积分项的引入虽然可以减少稳态误差,补偿模型的不确定性,但是在大的初始误差条件下,大的超调和长的调节时间会使系统的暂态性能恶化甚至可能出现积分windup效应导致整个系统的不稳定,同时为了克服常规滑模控制在到达阶段不具有鲁棒性的缺点,又设计了限定初始状态非线性取代积分滑模控制器。通过仿真结果可以看出这种滑模控制器不但能够较好地削弱稳态误差和抑制抖振,而且也具有较好的鲁棒性。     

基于模糊扰动观测器的PMSM积分滑模控制研究

为了克服传统永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)的滑模控制增益大容易产生抖振的问题,提出基于模糊观测器的PMSM积分滑模控制策略。采用新型趋近律设计积分滑模控制器取代传统的滑模控制器,提高系统的动态响应性能。结合模糊控制与自适应控制的特点,设计模糊扰动观测器,能够迅速有效地观测系统内部参数变化和外部扰动,并对积分滑模速度控制器进行前馈补偿,削弱系统抖振的同时提高了系统的鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了该控制系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法具有较强的鲁棒性,可以实现良好的跟踪效果并且无抖动。     

基于时变增益的临近空间飞行器鲁棒控制

临近空间飞行器具有多输入多输出、非线性、强耦合及参数不确定等特点,针对传统滑模控制方法应用于临近空间飞行器模型时存在的控制抖振问题,设计了一种可削弱控制抖振的非线性鲁棒控制方法.该控制方法利用滑模控制设计思路,针对速度及高度输出,结合动态逆方法分别设计解耦滑模面,同时利用Lyapunov稳定性概念设计时变的反馈增益,代替传统滑模控制方法中不连续的符号函数,有效的削弱了控制量抖振.仿真结果表明,该方法能够在削弱控制量抖振的同时,达到良好的跟踪性能和鲁棒性能,具有较好的应用价值.     

基于永磁同步直线电机的新型滑模控制策略研究

针对永磁同步直线电机参数的非线性引起的波动力以及滑模控制中的抖振问题,设计了一种基于新型滑模控制策略的电流环控制器.该方法利用积分滑模面消除静差,并且采用新型"趋近律加滤波器"的方法解决了传统滑模控制的抖振与趋近速度相矛盾的问题.详细分析了波动力产生的原因,然后介绍了新型的滑模控制策略加滤波器,验证了控制器的稳定性.仿真结果验证了设计方法的有效性.     

基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制研究

永磁同步电机（PMSM）控制系统中，滑模控制（SMC）以其鲁棒性强的优势得到了广泛的应用。传统的滑模控制存在着超调量大、响应速度慢、抖振严重等问题。针对以上问题，该文选择永磁同步电机为被控对象，设计了一种改进指数趋近律的滑模变结构控制器，所提趋近律对传统趋近律前的切换项进行处理改进，使系统中的运动点分成两段，当距离滑模面较远时，会加速趋近滑模面，当距离滑模面较近时，会明显削弱抖振。仿真结果显示，与传统指数趋近律相比，改进后的指数趋近律，提高了系统的快速性、稳定性以及抗扰动性。     

动态区间系统的最优保性能控制--LMI方法

针对动态区间系统和一个给定的二次型性能指标,研究了其保性能控制问题,基于线性矩阵不等式(LMI)提出了最优保性能控制器设计方法,并将相关结果推广到参数不确定系统.利用功能强大的LMI工具,求解非常方便.所给实例表明,该方法用于设计动态区间系统与秩-1型参数不确定系统的最优保性能控制器,非常有效.     

线性不确定系统的最优保性能控制--线性矩阵不等式处理方法

针对一类具有范数有界时变参数不确定性的线性系统的和一个给定的二次型性能指标,研究了其最优保性能控制问题,用一个线性矩阵不等式系统的可解性给出了存在保性能状态反馈控制律的条件,并且这个线性矩阵不等式系统的可行解提供了一组保性能控制律的一个参数化表示,进而保性能控制律的这一刻划被用来求解最优保成本控制问题。     

Robust reliability method for non-fragile guaranteed cost control of parametric uncertain systems

The problem of non-fragile guaranteed cost control of uncertain systems is studied from a new point of view of reliability against uncertainties. An efficient robust reliability method for the analysis and design of non-fragile guaranteed cost controller of parametric uncertain systems is presented systematically. By the method, a robust reliability measure of an uncertain control system satisfying required robust performance can be obtained, and the robustness bounds of uncertain parameters such that the control cost of a system is guaranteed can be provided. The optimal non-fragile guaranteed cost controller obtained in the paper may possess optimal guaranteed cost performance satisfying the precondition that the system is robustly reliable with respect to uncertainties occurring in both the controlled plant and controller gain. The presented formulations are in the framework of linear matrix inequality and thus can be carried out conveniently. The presented method provides an essential basis for the tradeoff between reliability and control cost in controller design of uncertain systems. Two numerical examples are provided to demonstrate the efficiency and feasibility of the presented method. It is shown that the coordination and simultaneous realization of the system performance, control cost, and robust reliability in control design of uncertain systems are significant.     

考虑执行机构故障的离散系统可靠保性能控制设计

对一类离散时间线性时不变系统,研究当执行机构发生连续增益故障情况下的可靠保性能状态反馈控制律的设计问题.应用线性矩阵不等式处理方法,导出系统存在可靠保性能控制律的一个充分条件,进而用一个线性矩阵不等式的可行解给出所有可靠保性能控制律的一个参数化表示.在此基础上,通过建立和求解由一组线性矩阵不等式所表示的凸优化问题,得到最优可靠保性能控制律的设计方法.     

时变不确定切换广义系统的鲁棒最优保性能控制

针对一类时变参数不确定切换广义系统,对其鲁棒最优保性能控制问题进行研究,假定其中的时变不确定性项是范数有界的,但不需要满足匹配条件。通过构造广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法,给出系统鲁棒最优保性能控制器存在的充分条件。进一步,建立一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,得到鲁棒最优保性能控制律及闭环性能指标上界。最后用示例说明该方法的有效性。     

时滞广义区间系统的弹性保性能控制

研究了一类时滞广义区间系统的弹性保性能控制问题.利用线性矩阵不等式处理方法,导出了系统弹性保性能控制器存在的条件,证明了该条件等价于一个线性矩阵不等式的可行性问题,并用该线性矩阵不等式的可行解给出了弹性保性能控制器的一个参数化表示.进一步,通过求解一个凸优化问题,给出了系统的最优弹性保性能控制器的设计方法.最后的数值例子说明了所给方法的有效性.     

不确定线性时滞随机系统的最优保性能控制

对一类具有状态时滞的不确定线性随机系统,研究了保性能状态反馈控制律的设计问题。采用线性矩阵不等式方法和伊藤公式,导出了保性能控制律的存在条件。进而,通过求解一个线性矩阵不等式约束的凸优化问题,提出了最优保性能控制律设计方法。最后用数值例子说明了该方法的有效性。     

基于T-S模型的倒立摆最优保性能模糊控制

对一类具有范数有界参数不确定性T-S模糊模型系统,采用状态反馈的并行分布补偿器(PDC)结构,基于线性矩阵不等式处理方法,研究了其最优保性能模糊控制律的设计问题.导出了保性能模糊控制律存在的条件,通过求解一个凸优化问题给出了最优保性能模糊控制律的设计方法,并用此方法设计了倒立摆系统的最优保性能模糊控制器.仿真实验验证了该设计方法的有效性.     

不确定离散时间系统的H2/ H∞最优保性能控制

针对具有两个不同被调输出的一类不确定离散时间系统,研究其H2/H∞状态反馈保性能控制问题,基于线性矩阵不等式处理方法。推导出存在H2/H∞保性能控制律的充分必要条件,并用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的参数化表示,进而通过建立和求解一个凸优化问题,给出了H2/H∞最优保性能控制律设计方法,最后通过一个例子说明了所提出方法的有效性。     

针对一类执行器故障连续系统的保性能控制设计

本文利用线性矩阵不等式 (LMI)方法 ,讨论了一类存在执行器故障不确定连续系统的保性能控制问题 ,给出了故障时系统保性能状态反馈控制器存在的充分条件并应用基于LMI的凸优化方法实现了针对系统故障的最优保性能状态反馈控制器设计。仿真实例验证了该方法的有效性。