移动机器人的鲁棒自适应控制器设计

对一类满足匹配条件的输入干扰不确定性非完整约束移动机器人,借助无源化设计方法提出了一种饱和鲁棒自适应控制器.该控制器不需要事先确定未知干扰的上界值，它能通过事先定义的逻辑切换方式在线调节未知干扰上界值参数的估计值.通过在控制器中引入饱和函数对控制信号进行平滑处理使得控制过程光滑平稳.从理论上证明了该鲁棒自适应控制器能够保证闭环系统的所有状态有界，并且当未知干扰为零时, 还能够保证闭环系统所有状态渐近稳定.     

基于模糊干扰观测器的抗饱和自适应反步控制

针对一类输入受限的非匹配不确定非线性系统,提出了一种抗饱和自适应反步控制方法.利用模糊干扰观测器在线逼近系统的未知非匹配不确定及干扰,采用反步控制方法设计自适应控制器.控制系统设计中引入限幅滤波器,有效降低了控制输入饱和对系统稳定性的影响,并且控制器设计无需对虚拟控制律进行重复求导.利用李亚普诺夫稳定性定理,证明了闭环系统渐近稳定.仿真结果表明了该方法的有效性.     

考虑非线性模型不确定性的航天器自主交会控制

考虑航天器交会模型不确定性的问题,提出基于一般非线性相对运动方程的自适应控制策略. 针对复杂非线性系统中由外部扰动及目标星轨道参数引起的线性与非线性不确定性问题,通过自适应神经网络对模型结构进行参数化近似. 结合自适应反推技术和李雅普诺夫稳定方法进行自适应控制器设计,能够实现控制目标,保证所得闭环系统的渐近稳定性. 为了探究同时存在模型不确定性和输入约束的情况下航天器相对运动的自适应控制设计,提出辅助控制系统来分析和解决输入约束的影响. 针对相对运动提出的自适应控制策略保证了闭环系统的稳定性,使得模型未知参数的自适应估计满足最终一致有界性. 对不同案例分析比较的数值仿真结果验证了提出控制方法的有效性.     

基于反推方法的自适应内模原理的多输入多输出系统控制

研究了一类有未知扰动的多输入多输出系统的自适应输出反馈控制. 除控制系数的符号已知外，不需要其它未知参数的任何信息.通过综合应用反推、调节函数、SDU分解和估计参数,得到了控制器的设计. 所设计的控制器能够确保全局一致最终有界性.     

多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制

如何有效地处理输入输出之间的复杂耦合和系统的各种不确定性对多输入多输出非线性参数系统的控制至关重要.通过引入辅助动态信号来刻画未建模动态,采用自适应非线性阻尼的方法抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动、未建模动态和输入输出之间的耦合对系统性能的影响, 并基于控制李亚普诺夫函数法来设计多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制器.所提出的鲁棒自适应控制法不必对系统的未知参数进行估计.理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小.仿真结果例证了所提出控制法的有效性.     

输入受限迟滞非线性系统的滑模控制

针对一类含有Backlash-like迟滞特性的非线性系统,设计了输入受限情况下的滑模控制器。首先分析了Backlash-like模型中的变量特性,引入RBF神经网络对迟滞模型中的类扰动项进行近似逼近,在类扰动项界未知情况下,削弱迟滞对系统的影响;然后通过定义一个稳定自适应的辅助补偿系统,采用输入饱和误差动态放大的方法来实现控制饱和的补偿;最后结合Lyapunov函数设计了滑模控制器。该方法考虑了控制输入受限,符合实际工程情况,有效减少了智能材料中迟滞非线性对系统造成的不良影响,提高了系统的控制精度和稳定性能。仿真结果表明该控制方法有效。     

考虑输入饱和的异步电机自适应位置跟踪控制

针对异步电动机驱动系统存在着参数不确定性、外部负载扰动以及输入饱和限制等问题,本文根据自适应反步法的原理,研究了异步电动机驱动系统的位置跟踪控制策略。在同步旋转坐标(d-q)下,建立异步电动机驱动系统的数学模型,考虑异步电动机驱动系统存在输入饱和,利用神经网络逼近系统中未知的非线性函数,并采用自适应反步控制技术构造位置跟踪控制器,同时利用Matlab软件进行仿真试验。仿真结果表明,异步电动机驱动系统的位置信号可以快速跟踪给定的期望位置信号,当电压过大时能够进行限制,能够克服参数不确定、负载扰动以及输入饱和限制的影响;当t=5s时,改变负载扰动,电机仍能快速地跟踪期望的信号,说明该自适应位置跟踪控制器能够有效地克服负载扰动发生变化而引起的影响,能够实现对异步电动机的有效控制。该研究具有一定的实际应用价值。     

参数不确定异结构混沌系统的自适应同步控制

针对一类参数未知的不确定混沌系统,将自适应方法与非线性反馈方法相结合,实现了异结构混沌系统的自适应同步控制.基于Lyapunov稳定性理论,设计了自适应控制器和参数自适应律.采用所设计的自适应控制器和参数自适应律,在一定的条件下,可以实现参数不确定异结构整数阶混沌系统的大范围渐近同步.为了减小控制所需的能量,对控制系数k0引入自适应估计,优化控制系数.计算机仿真结果进一步验证了所设计方法的有效性和可行性.     

基于反推方法的自适应内模原理的多输入多输出系统控制

研究了一类有未知扰动的多输入多输出系统的自适应输出反馈控制．除控制系数的符号已知外，不需要其它未知参数的任何信息．通过综合应用反推、调节函数、SDU分解和估计参数，得到了控制器的设计．所设计的控制器能够确保全局一致最终有界性．     

考虑输入饱和的异步电机随机系统的速度控制

针对随机扰动现象能够破坏异步电动机调速系统稳定性的问题,本文根据神经网络技术和反步法的原理,对输入饱和的异步电动机随机非线性系统的神经网络速度控制进行研究。考虑异步电动机随机系统中存在的输入饱和限制,利用神经网络来逼近随机系统中不确定的非线性项,并使用自适应反步法构造了异步电动机的自适应神经网络速度调节控制器。同时,利用Matlab软件进行仿真实验。仿真结果表明,本文所提出的自适应神经网络速度控制器,可以快速地跟踪给定的期望速度信号,克服了输入饱和、参数不确定、负载扰动等因素的影响,实现了对异步电动机的有效控制。该研究具有一定的实际应用价值。     

An adaptive cascade trajectory tracking control for over-actuated autonomous electric vehicles with input saturation

This paper presented a novel adaptive cascade nonlinear trajectory tracking control scheme of over-actuated autonomous electric vehicles involving input saturation. First, a nonlinear vehicle dynamic model with input saturation is established, which can accurately describe the features of uncertainties and coupling of autonomous electric vehicles, and the hyperbolic tangent function is designed to estimate the saturation function for dealing with the input saturation problem. Then, a novel adaptive cascade trajectory tracking control scheme is designed. An adaptive neural network-based terminal sliding control law is proposed for producing the generalized force/moment in real-time, the asymptotic stability of this adaptive control system is proven by Lyapunov theory, and a quasi-newton distribution law is designed to determine the optimum tire forces that guarantee the actual generalized forces/moment are close to the desired values. Finally, simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed control scheme.     

含不灵敏区的非线性系统自适应控制及在导弹中的应用

提出的模型参考自适应控制器克服了输入端不灵敏区对系统动态特性的损害,一个自适应不灵敏区逆函数抵消了不灵敏区的影响,闭环系统中所有信号有界。仿真研究了飞航导弹高度控制中该方法的应用,提高了导弹飞行高度的控制精度。     

考虑输入饱和的高超声速飞行器反步法控制

为解决输入饱和、参数不确定和气动弹性影响下的高超声速飞行器控制问题,提出一种基于反步法的非线性鲁棒自适应控制方法.针对高超声速飞行器纵向通道控制问题,将其分解为速度子系统和高度子系统分别进行控制器设计.首先,基于Lyapunov稳定原理设计了参数估计自适应律来处理输入受限情况的速度跟踪控制问题,即使出现推力饱和也能保证系统稳定性;然后,采用自适应反步法对高度子系统进行分层递推设计,通过引入自适应律对不确定参数进行在线实时估计,以提高控制器的鲁棒性,并且实现了高度的稳定跟踪;同时利用微分跟踪器来获取虚拟控制指令导数;采用鸭翼与升降舵联动控制策略,通过选取合适的联动控制增益可以同时消除控制面与升力耦合带来的非最小相位特性和控制输入对一阶弹性模态的激励;最后,基于LaSalle不变集原理证明了闭环控制系统的稳定性.仿真结果表明,所设计的控制器能够有效处理弹性高超声速飞行器的气动参数不确定和控制饱和问题,并且具有良好的闭环跟踪性能.     

线性时变系统的分散自适应控制

本文提出对一种由互连子系统组合而成的线性时变系统的分散自适应控制算法。在研究某个子系统时，把其它子系统的影响看成干扰输入，用多项式逼近时变参数，由带死区的修正ＲＬＳ估计器辨识未知参数，自适应控制律由极小化性能函数导出。从理论上证明了所提算法可实现大系统的输入输出稳定。仿真结果也证实了所提算法的有效性     

具有输入饱和的轧机液压伺服系统鲁棒自适应控制

针对具有参数不确定、非线性和输入饱和问题的轧机液压伺服位置系统,提出一种鲁棒白适应backstepping控制策略。首先,定义一个光滑函数估计饱和函数;为获得稳定的控制输入信号,对被控对象进行增维。其次,利用backstepping方法进行控制器的设计,其中,为处理估计函数的偏微分引入了Nussbaum型函数。最后基于Lyapunov方法证明了闭环系统的所有信号是一致终结有界的。仿真结果表明,该方法能够有效抑制输入饱和对系统造成的不良影响,并能保证系统对参数慢时变具有较强的鲁棒性。     

Lorenz混沌系统的自适应模糊滑模控制

应用指数趋近律的方法为一类Lorenz混沌系统设计了滑模控制器.考虑系统所受外部扰动且其界参数未知,引入了简单的自适应律,使其能对外部扰动的界参数进行在线估计.为解决滑模控制系统中的滑模抖振问题,同时保证系统的暂态性能,通过模糊规则来调节指数趋近律的参数,得到了一类自适应模糊滑模控制器.仿真结果表明该控制方案的可行性.     

Backstepping Adaptive Controller of Electro-Hydraulic Servo System of Continuous Rotary Motor

In order to consider the influence of the continuous rotary motor electro-hydraulic servo system parameters change on its performance,the design method of backstepping adaptive controller is put forward.The mathematical model of electro-hydraulic servo system of continuous rotary motor is established,and the whole system is decomposed into several lower order subsystems,and the virtual control signal is designed for each subsystem from the final subsystem with motor angular displacement to the subsystem with system control input voltage. Based on Lyapunov method and the backstepping theory,an adaptive backstepping controller is designed with the changed parameters adaptive law. It is proved that the system reaches the global asymptotic stability,and the system tracking error asymptotically tends to zero. The simulation results show that the backstepping adaptive controller based on the adaptive law of the changed parameters can improve the performance of continuous rotary motor,and the proposed control strategy is feasible.     

Hamilton系统的鲁棒自适应控制及在航天器中的应用

针对带有参数不确定性和受外干扰影响的多输入多输出Hamilton系统的跟踪控制问题,提出一种基于动态逆和扩张状态观测器的鲁棒自适应控制方法,保证系统具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。首先,针对标称模型设计了基于动态逆方法的控制器,然后采用基于投影算子的自适应律和扩张状态观测器,分别对系统中的不确定参数和外干扰进行估计和补偿,同时,采取动态补偿器降低执行器饱和对控制性能的影响。最后,将控制方案应用于航天器姿态控制系统中,仿真实验结果表明了方法的有效性。