一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对具有有界扰动的参数化严格反馈非线性系统,提出了一种鲁棒自适应控制方案。用辨识器估计系统未知参数,利用“确定性等价原则”构成自适应控制方案,从而实现了辨识器与控制器设计的完全分离。所设计的自适应控制器既能保证闭环系统所有信号的全局有界性,又能使输出跟踪误差以指数速度收敛到零的一个小邻域内。仿真结果表明了所提控制方案的有效性。     

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.     

一种分散鲁棒自适应控制器的设计方法

基于李雅普诺夫函数法,提出了一种适用于不确定性线性大系统的分散鲁棒稳定控制方法,系统的不确定性因素包括系统参数摄动,关联变化以及外界干扰,由于实际大系统的不确定因素复杂且系统关联变化很难描述,因而在控制律中又引入了对设计参数的自适应算法,大大简化控制器的设计和实现,所提出的控制律可以保证系统在确定性干扰和关联变化的情况下全局稳定,同时自适应算法使参数收敛,仿真结果表明了该控制方法的有效性。     

基于观测器的多变量线性鲁棒控制器设计

对满足匹配条件的参数不确定多变量线性系统，本文用带观测器的状态反馈实现了不确定线性系统的鲁棒稳定控制，通过选择一组合适的标量参数，求解两个代数黎卡提方程来设计状态反馈控制器和观测器，使闭环系统稳定。     

含未建模动态的非线性参数系统的鲁棒自适应控制

许多实际系统如生化过程、带有摩擦的机器等都是具有不确定性的非线性参数系统。如何有效地控制这类系统是-富有挑战性问题。针对一类重要的非线性参数系统提出了一种鲁棒自适应控制器，可用于存在参数和非线性不确定性、未知扰动和未建模动态的情况。该鲁棒自适应控制器的设计是基于控制李亚普诺夫函数法，通过引入一动态信号和自适应非线性阻尼来抑止未建模动态、非线性不确定性和未知有界扰动的影响，同时采用反推设计方法来克服控制器设计的复杂性。所提方法不必对系统的未知参数进行估计，且无论系统的阶次多高、未知参数多少，只需要一个自适应参数。理论证明，所提出的鲁棒自适应控制器可保证整个具有不确定性的非线性参数系统的稳定性，且通过适当选择设计参数，可使状态以任意精度趋于平衡点。仿真结果例证了所提方法的有效性。     

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.     

一类不确定非线性系统基于Backstepping的自适应跟踪控制

研究了一类非匹配不确定性非线性系统自适应跟踪问题,在假设系统模型不确定参数未知时,结合Backstepping的递推方法和鲁棒控制技术,经过多步递推设计了输出反馈控制器和参数自适应控制律.通过控制参数调节,对存在非匹配不确定性和未知干扰的非线性系统实现了输出跟踪.基于Lyapunov稳定性理论所设计的控制器不仅使系统的输出跟踪给定的期望输出,而且使得系统对于所允许的不确定系统状态全局一致有界.与经典反演设计相比,本方案允许非参数化不确定性,增强了控制系统的鲁棒性.最后的仿真算例验证所设计控制方法的有效性.     

一类不确定非线性系统的模糊鲁棒输出反馈控制

用模糊Ｔ－Ｓ模型对一类不确定非线性系统进行模糊建模,在此基础上模糊系统的状态反馈控制器,鲁棒观测器、基于观测器的状态反馈控制器的证明,证明了所设计的模糊状态反馈控制器,鲁棒观测器具有全局渐近性质。     

基于神经网络的机械手鲁棒输出跟踪控制

针对一类参数未知的机械手输出跟踪鲁棒控制问题，应用输入／输出反馈线性化方法和Lyapunov稳定理论，提出了一种基于神经网络建模的机械手输出跟踪自适应鲁棒控制器，采用三层前向神经网络来逼近未知非线性函数，网络的权值依据Lyapunov稳定性进行实时修正，保证了相应闭环系统的稳定性，所提出的控制器保证了跟踪误差及相应闭环系统的状态－致最终有界，且不需预知不确定性的上界，以两自由度移动关节刚性机械手的跟踪控制问题的为例进行了仿真，结果表明所提出方法是行之有效的。     

卫星姿态控制系统鲁棒故障诊断方法

针对卫星姿控系统的鲁棒故障诊断问题,在未知输入观测器(UIO)基础上,提出利用非线性未知输入观测器(NUIO)对执行机构和敏感器故障诊断.考虑姿控系统存在外部干扰以及系统不确定性,建立姿控系统非线性模型,设计NUIO对部分干扰和系统不确定性解耦,令未解耦部分到系统残差H∝范数作为性能指标使之最优,运用线性矩阵不等式(L...     

参数不确定性一般奇异周期系统的鲁棒H_∞控制

针对状态矩阵带有不确定性的一般奇异周期系统的鲁棒H∞控制问题,采用广义Lya-punov不等式和线性矩阵不等式(LMI)分析方法,提出了参数不确定的一般奇异周期系统鲁棒H∞稳定和鲁棒H∞可镇定概念,获得了该类系统鲁棒H∞稳定的充要条件.通过对系统引入一个状态反馈,得到了该类系统鲁棒H∞可镇定条件,并给出了一个鲁棒H∞控制器的设计方法,所得结论是奇异系统鲁棒H∞控制研究成果向一般奇异周期系统的自然推广.最后,通过数值算例验证了设计方法的有效性.     

不确定时滞系统基于观测器的鲁棒非脆弱控制

为了同时考虑系统参数不确定性和控制器不确定性对系统性能的影响,提出了不确定时滞系统基于观测器的鲁棒非脆弱控制器设计方法.基于Lyapunov-Krasovskii理论,得到系统鲁棒非脆弱控制器存在的充分条件.当控制矩阵为列满秩时,采用矩阵奇异值分解（SVD）的方法,将控制器的存在条件转化为一个严格线性矩阵不等式(LMI)的可解性问题,易于用Matlab/LMI工具箱进行求解.数值算例表明,所设计的控制器对系统参数的不确定性、控制器和观测器的不确定性都具有较好的鲁棒性.     

一类具有非线性不确定性动态系统鲁棒稳定性

研究了一类具有不确定性非线性系统的鲁棒稳定性问题。首先,对一类具有不确定性的非线性系统,基于精确反馈线性方法,通过状态坐标变换ｚ＝Ｔ（ｘ）和输入状态反馈变换ｕ＝ａ（ｘ）＋β（ｘ）ｖ,将其化为一可控线性系统。接着,当不确定性满足给定的假设条件下,基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ方法,给出了鲁棒控制器的一种设计方法,用定理给出了鲁棒控制器存在的条件和保证不确定非线性系统渐近稳定条件,并给予严格证明。然后,给出了鲁     

永磁同步电机鲁棒自适应位置控制

提出了一种新型的永磁同步电机(PMSM)精确鲁棒位置控制方法.在直接驱动电机控制系统中,负载转矩干扰会直接影响电机的运行.通过使用具有固定增益的负载转矩观测器可以抑制转矩干扰.然而,使用负载转矩观测器还不能精确地确定电机的磁链.为了克服未知参数、转矩干扰和抖振影响,提出了一种无差拍自适应渐进稳定观测器.通过使用李亚普诺夫稳定性定理判定系统的稳定性,确定系统稳定的临界参数.仿真结果表明,本方法能够大大减小由于参数不确定性、转矩干扰和微小抖振所导致的位置误差.     

非线性参数系统的鲁棒自适应输出反馈控制

采用自适应非线性阻尼和变能量函数的方法来抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动和未建模动态的影响,并用高增益观测器来估计系统的状态。 针对用输入输出模型描述的非线性参数系统提出的一种鲁棒自适应输出反馈控制法,不必对系统的未知参数进行估计,也不必通过产生附加动态信号来抑制未建模动态。 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。仿真结果例证了控制法的有效性。     

一类离散Markov跳跃系统基于状态观测器的鲁棒H_∞控制

研究了具有不确定性的模式依赖时滞离散Markov跳跃系统基于状态观测器的鲁棒H∞控制问题。目的是构建依赖于系统模式的观测器和控制器,使得闭环系统是随机稳定的且具有较好的H∞干扰抑制性能。通过选取合适的随机Lyapunov函数,利用线性矩阵不等式,给出了鲁棒H∞控制器存在的时滞依赖条件。基于锥补线性化算法对控制器进行求解,得到了模式依赖观测器和控制器。最后通过数值仿真证明了本文方法的可行性。     

水下运载器多变量鲁棒输出反馈控制方法

针对存在较大参数不确定性和仅具有位置、姿态测量的水下运载器的六自由度位姿控制难题,提出一种基于自适应平滑增益滑模观测器和多变量积分Backstepping控制器的非线性控制方法.解决水下运载器的鲁棒输出反馈控制问题,使用基于Lyapunov稳定性理论的设计方法保证观测器 控制器系统的稳定性.设计的自适应平滑增益滑模观测器,克服常规滑模观测器中所存在的高频颤振现象,从而获得较平滑的速度估计值.当存在模型不确定性和有界未知干扰时,可以保证速度估计误差以指数速率收敛至较小的球域内.设计的多变量积分Backstepping控制器,可以保证系统的跟踪误差同样收敛至较小的球域内.以浙江大学正在研制的海王号ROV六自由度控制为研究对象,使用所提出的控制方法与传统PID控制器进行对比仿真研究.仿真结果表明,当存在较大参数不确定性、较强未知外干扰和测量噪声时,所提出的控制方法具有较强的鲁棒性能,可以很好地跟踪参考轨迹,获得较好的动态性能和稳态控制精度.性能明显优于常规PID控制器,并且解决了PID控制器所存在的转艏角设定值不能大于90°的问题.     

基于自适应神经网络滑模观测器的容错控制

针对机电伺服系统可能发生的故障,提出基于自适应神经网络滑模观测器的快速终端滑模容错控制策略. 在自适应滑模观测器中引入神经网络估计故障,以提高故障发生时观测器的状态估计精度和故障检测准确性. 利用观测器的状态估计值进行状态重构,结合参数自适应技术和快速终端滑模控制方法设计主动容错控制器. 针对参数不确定性设计参数自适应率进行估计,并利用前馈补偿技术补偿故障和参数不确定性. 针对未知上界的扰动设计具有自适应增益的鲁棒项. 利用Lyapunov定理证明所提出的控制方法可以实现系统有界稳定,大量仿真和实验结果验证了控制器在系统发生故障时具有良好的容错能力、控制精度和响应速度.     

传感器故障的鲁棒检测与识别方法

提出了一种在模型参数变动和存在外部扰动条件下的控制系统故障检测与识别方法。基于未知输入观测器(UIO)理论,将模型的变化和不确定性转化为系统的未知输入,设计的鲁棒观测器对模型参数变动不敏感,而对故障敏感,在检测故障的同时还可估计出故障的形式和大小。在火电厂过热汽温控制系统传感器的故障诊断实例中,验证了该方法的有效性。     

离散时滞系统鲁棒无源控制

针对时变未知但范数有界不确定离散时滞系统，研究鲁棒无源控制问题，对于所有容许的不确定性和状态滞后，构造无记忆状态反馈控制器，使得系统同时满足稳定性和无源性要求。在状态空间下，基于Lyapunov稳定理论，用S－方法研究该鲁棒无源控制器的存在条件，通过一定的矩阵变换，将设计问题转化为线性矩阵不等式的可解性问题，从而使控制器的设计简单易行。进一步，引入无源化的损耗指标，提出相应的具有指定损耗指标的无源控制器设计方法。最后将该设计方法推广至多时滞情形。