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A Fully Actuated System Approach for Stabilization of Discrete-Time Multiple-Input Nonlinear Systems with Distinct Input Delays

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Journal of Systems Science & Complexity 2022年第2期35卷 670-687页

作者： wu ai-guo ZHANG Jie JI Youzhou Harbin Institute of Technology(Shenzhen) Shenzhen 518055China HIT wuhu Robot Technology Research Institute Wuhu 241008China

In this paper,the problem of stabilization is considered for discrete-time multiple-input nonlinear systems with distinct input delays law based on the fully actuated system *** order to compensate the input delays,a prediction scheme is presented to predict future states based on the closed-loop linear ***,a stabilizing law is constructed for nonlinear delayed systems by replacing the future states in the control law for the corresponding delay-free systems with their ***,numerical examples are given to verify the effectiveness of the proposed approach.

关键词： Fully actuated system approach input delays nonlinear systems prediction scheme

Fully Actuated System Approaches: Theory and Applications

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Journal of Systems Science & Complexity 2022年第2期35卷 437-440页

作者： wu ai-guo ZHOU Bin HOU Mingzhe ZHANG Ying Harbin Institute of Technology(Shenzhen) Shenzhen 518055China HIT wuhu Robot Technology Research Institute Wuhu 241008China The Center for Control Theory and Guidance Technology Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China School of Mechanical Engineering and Automation Harbin Institute of Technology(Shenzhen)Shenzhen 518055China

Since 1960s,the first-order state space approach has been dominant in analysis and design of control *** a state-space model of a dynamical system,the state variable is ***,some problems relevant to state estimation and the seeking of state solution can be conveniently ***,the control variable is the core in the design of controllers.

关键词： state conveniently seeking

A hand tracking algorithm with particle filter and improved GVF snake model

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Optoelectronics Letters 2017年第4期13卷 314-317页

作者： SUN Yi-qi wu ai-guo DONG Na SHAO Yi-zhe School of Electrical and Information Engineering Tianjin University Tianjin 300072 China

To solve the problem that the accurate information of hand cannot be obtained by particle filter, a hand tracking algorithm based on particle filter combined with skin-color adaptive gradient vector flow(GVF) snake model is proposed. Adaptive GVF and skin color adaptive external guidance force are introduced to the traditional GVF snake model, guiding the curve to quickly converge to the deep concave region of hand contour and obtaining the complex hand contour accurately. This algorithm realizes a real-time correction of the particle filter parameters, avoiding the particle drift phenomenon. Experimental results show that the proposed algorithm can reduce the root mean square error of the hand tracking by 53%, and improve the accuracy of hand tracking in the case of complex and moving background, even with a large range of occlusion.

关键词： Bandpass filters Mean square error Monte Carlo methods Tracking (position)

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机械臂非奇异快速终端滑模模糊控制

浙江大学学报（工学版） 2019年第5期53卷 862-871页

作者：吴爱国吴绍华董娜天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对存在建模误差和外部干扰等大量不确定信息的机械臂轨迹追踪控制问题,提出带有自适应模糊系统的终端滑模控制方法.该方法采用非奇异快速终端滑模面,使状态变量在滑动阶段具有全局快速收敛性;选取带有变系数的改进型双幂次趋近律,提... 详细信息

针对存在建模误差和外部干扰等大量不确定信息的机械臂轨迹追踪控制问题,提出带有自适应模糊系统的终端滑模控制方法.该方法采用非奇异快速终端滑模面,使状态变量在滑动阶段具有全局快速收敛性;选取带有变系数的改进型双幂次趋近律,提高状态变量在趋近运动阶段的收敛速度,削弱控制器输出抖振;利用自适应多输入多输出(MIMO)模糊系统对系统模型以及外部干扰进行逼近,摆脱对具体模型信息的依赖,提高轨迹追踪精度和抗干扰能力.通过构建Lyapunov函数证明系统的闭环稳定性和有限时间收敛性.以Denso VP6242G串联机械臂为被控对象进行对比仿真和实验,结果表明所设计的控制器能有效提高轨迹追踪精度和抗扰动能力,并缓解控制器输出中的抖振现象.

关键词：机械臂轨迹追踪终端滑模控制双幂次趋近律模糊系统

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广义线性系统鲁棒极点配置分离原理

系统工程与电子技术 2005年第10期27卷 1785-1787页

作者：吴爱国段广仁哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心黑龙江哈尔滨150001

针对广义线性系统,提出了基于全维观测器的控制系统设计的鲁棒极点配置分离原理。基于矩阵灵敏度理论证明了如下事实:与状态反馈系统相同的闭环系统极点具有和状态反馈系统极点相同的极点灵敏度。与观测器系统相同的闭环系统极点具有和... 详细信息

针对广义线性系统,提出了基于全维观测器的控制系统设计的鲁棒极点配置分离原理。基于矩阵灵敏度理论证明了如下事实:与状态反馈系统相同的闭环系统极点具有和状态反馈系统极点相同的极点灵敏度。与观测器系统相同的闭环系统极点具有和观测器系统极点相同的极点灵敏度。于是全维观测器的状态反馈控制器中具有最小灵敏度的鲁棒极点配置,可以通过求解两个分开的鲁棒状态反馈极点配置问题实现。

关键词：广义线性系统鲁棒极点配置分离原理

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广义线性系统的干扰解耦观测器设计

控制理论与应用 2005年第1期22卷 123-126页

作者：段广仁吴爱国哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心黑龙江哈尔滨150001

提出了广义线性系统的Luenberger函数观测器关于干扰解耦的充要条件,并进一步基于广义Sylvester矩阵方程的显式通解给出了干扰解耦观测器的参数化设计方法.这种方法首先给出了观测器增益矩阵的参数表示,然后通过结合观测器增益矩阵的参... 详细信息

提出了广义线性系统的Luenberger函数观测器关于干扰解耦的充要条件,并进一步基于广义Sylvester矩阵方程的显式通解给出了干扰解耦观测器的参数化设计方法.这种方法首先给出了观测器增益矩阵的参数表示,然后通过结合观测器增益矩阵的参数表示和提出的干扰解耦条件,给出了设计广义线性系统干扰解耦观测器的算法.数值例子说明了本文设计方法的有效性.

关键词：干扰解耦 Luenberger观测器广义线性系统

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阵风干扰下无人直升机轨迹的自适应反步控制

中国惯性技术学报 2015年第1期23卷 59-65页

作者：方星吴爱国董娜天津大学电气与自动化工程学院天津300072

针对小型无人直升机系统,提出了一种基于双环控制策略的设计方法:将快速变化的姿态控制作为系统的内环,相对缓慢变化的轨迹控制作为系统的外环。建立了在阵风干扰下无人直升机系统的数学模型,为了更好地设计控制器,对模型进行了适当的简... 详细信息

针对小型无人直升机系统,提出了一种基于双环控制策略的设计方法:将快速变化的姿态控制作为系统的内环,相对缓慢变化的轨迹控制作为系统的外环。建立了在阵风干扰下无人直升机系统的数学模型,为了更好地设计控制器,对模型进行了适当的简化,即忽略了"小体力"的影响。考虑到质量m和惯性矩矩阵J存在不确定性(未知)的情况,设计用自适应律在线估计不确定参数和阵风扰动,设计了一个自适应反步控制器。然后,应用Lyapunov方法,证明了未简化模型的闭环控制系统的稳定性。最后,通过仿真验证了该方法的有效性。

关键词：小型无人直升机双环控制阵风干扰不确定性自适应反步控制闭环稳定性

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非匹配扰动干扰下的无人直升机轨迹跟踪控制

控制理论与应用 2015年第10期32卷 1325-1334页

作者：方星吴爱国董娜天津大学电气与自动化工程学院天津300072

针对小型无人直升机在飞行过程中容易受到非匹配扰动影响的特点,本文设计了一种基于新型滑模控制方法的轨迹跟踪控制器.首先,建立了无人直升机系统的非线性数学模型,并对该模型进行近似反馈线性化处理,同时将模型分为位置和偏航两个子系... 详细信息

针对小型无人直升机在飞行过程中容易受到非匹配扰动影响的特点,本文设计了一种基于新型滑模控制方法的轨迹跟踪控制器.首先,建立了无人直升机系统的非线性数学模型,并对该模型进行近似反馈线性化处理,同时将模型分为位置和偏航两个子系统;然后,利用扩展扰动观测器对复合扰动以及非匹配扰动的各阶导数的估计值,设计新型时变滑模面,得到滑模控制律,并给出了控制系统的稳定性分析;最后,仿真结果验证了控制方法的有效性和优越性.该新型滑模控制方法的优越性主要体现在:对非匹配扰动具有较强的鲁棒性,以及能有效地抑制抖振现象.

关键词：小型无人直升机轨迹跟踪控制非匹配扰动扩展扰动观测器滑模控制

基于支持向量机的超导限流器故障电流模式识别研究

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哈尔滨工程大学学报 2006年第B07期27卷 422-427页

作者：何熠吴爱国信赢天津大学自动化学院天津300072 北京云电英纳超导线缆有限公司北京100176

对于饱和铁芯型超导限流器，指出短路故障电流需要快速识别，设计和制造了三相小样机和相应的基于labview和NI板卡的实时检测控制系统．提取了短路故障电流的2个重要特征：电流实时幅值，电流变化率，根据特征，分别采用神经网络感知机... 详细信息

对于饱和铁芯型超导限流器，指出短路故障电流需要快速识别，设计和制造了三相小样机和相应的基于labview和NI板卡的实时检测控制系统．提取了短路故障电流的2个重要特征：电流实时幅值，电流变化率，根据特征，分别采用神经网络感知机模式分类，线性核的支持向量机和径向基函数核的支持向量机，离线在matlab环境下训练，找出最优分类面．对几种方法进行比较实验，实验数据验证表明了RBF核支持向量机具有最好的识别效果．但是该方法难以在FPGA中实现，而线性核支持向量机是综合识别效果和可实现性2个指标的最佳选择．

关键词：超导限流器支持向量机饱和铁芯故障限流器