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无关初始条件的全状态约束事件触发渐近跟踪控制及其应用

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系统科学与数学 2024年

作者：刘辉李小华丁磊辽宁科技大学电子与信息工程学院

针对一类控制方向未知的非严格反馈非线性系统,提出一种新的全状态约束事件触发渐近跟踪控制策略.该策略基于非线性映射与系统转换方法,在全状态约束控制中去掉了对系统初始状态的依赖,同时设计了一个新的性能约束函数使系统跟踪误差在... 详细信息

针对一类控制方向未知的非严格反馈非线性系统,提出一种新的全状态约束事件触发渐近跟踪控制策略.该策略基于非线性映射与系统转换方法,在全状态约束控制中去掉了对系统初始状态的依赖,同时设计了一个新的性能约束函数使系统跟踪误差在有限时间内收敛到平衡点附近的邻域内.为了避免控制输入初始值过大,本文考虑零初始控制输入的控制方式,设计一种新的输入调节函数,并将其引入事件触发机制,确保系统事件触发控制输入具有零初始值.所设计的控制器保证了系统的全状态约束性能和渐近跟踪性能,使所有的转换误差渐近收敛到0.机械臂系统的仿真研究验证了所提方法的有效性和优越性.

关键词：非线性系统控制方向未知全状态约束零初始控制输入渐近跟踪

基于安全边界保护法的非线性系统自适应安全跟踪控制

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控制与决策 2024年第9期39卷 3023-3032页

作者：李小华邹嵩楠辽宁科技大学电子与信息工程学院辽宁鞍山114051

为解决因实际输出约束突变而与期望轨迹发生冲突所引起的系统跟踪的安全性问题,针对一类具有未知控制方向、未建模动态及时滞的不确定非线性系统,提出一种自适应安全跟踪控制策略.基于一种新的预设有限时间性能函数(prescribed finite-t... 详细信息

为解决因实际输出约束突变而与期望轨迹发生冲突所引起的系统跟踪的安全性问题,针对一类具有未知控制方向、未建模动态及时滞的不确定非线性系统,提出一种自适应安全跟踪控制策略.基于一种新的预设有限时间性能函数(prescribed finite-time performance function, PFTPF)提出一种安全边界保护方法 (secure boundary protection method, SBPM). SBPM可以自动构建两条自适应调整的安全边界,确保系统同时满足安全边界约束和PFTPF规定的控制性能.在该方法中提出一种双向滤波平滑机制(bidirectional filtering smoothing mechanism,BFSM),能够显著抑制控制输入的大幅抖动.

关键词：非线性系统安全边界保护法双向滤波平滑机制输出约束安全跟踪控制

随机大系统的分散预设固定时间有界H_(∞)控制

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安徽大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 53-67页

作者：姜涵李小华刘辉辽宁科技大学电子与信息工程学院辽宁鞍山114051

针对具有未知非线性函数和不确定外部扰动的随机大系统,设计分散预设固定时间有界H_(∞)控制器.该文控制器能使大系统中各子系统的跟踪误差被预设有限时间性能函数约束,使各子系统的输出较好地跟踪参考信号,确保各子系统的所有信号均依... 详细信息

针对具有未知非线性函数和不确定外部扰动的随机大系统,设计分散预设固定时间有界H_(∞)控制器.该文控制器能使大系统中各子系统的跟踪误差被预设有限时间性能函数约束,使各子系统的输出较好地跟踪参考信号,确保各子系统的所有信号均依概率固定时间有界稳定.该文控制器具有可行性.

关键词：随机大系统固定时间控制预设有限时间性能函数有界H_(∞)控制分散控制

未知初始跟踪条件的纯反馈系统预设性能有限时间容错控制

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山东大学学报(工学版) 2024年

作者：丁磊李小华刘辉辽宁科技大学电子与信息工程学院

针对具有执行器故障和未知初始跟踪条件的非仿射纯反馈系统,研究其预设性能有限时间容错控制问题。采用中值定理处理非仿射系统,考虑控制方向未知,用Nussbaum增益函数解决控制器设计问题。借助一种与系统初始条件无关的预设性能控制设... 详细信息

针对具有执行器故障和未知初始跟踪条件的非仿射纯反馈系统,研究其预设性能有限时间容错控制问题。采用中值定理处理非仿射系统,考虑控制方向未知,用Nussbaum增益函数解决控制器设计问题。借助一种与系统初始条件无关的预设性能控制设计方法,在跟踪误差的初始状态未知时依然可设计预设性能控制器。采用传统的有限时间理论及容错控制理论,提出一个预设性能有限时间容错控制设计策略。该策略能够保证系统在未知初始跟踪条件和执行器故障情况下的暂态和稳态性能,以及系统中所有信号的有界性。仿真结果验证了所提策略的可行性。

关键词：非仿射纯反馈执行器故障预设性能有限时间控制控制方向未知

基于可变障碍函数和强化学习的预设性能最优安全跟踪控制

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控制与决策 2024年

作者：李小华刘莹邹嵩楠辽宁科技大学电子与信息工程学院

研究一类具有未知初始跟踪条件的非线性系统预设性能最优安全跟踪控制问题.开发了一个基于可变障碍函数的性能约束控制设计的新方法,并基于已有的安全边界保护法提出一个新的安全边界自调整规律,使其不仅可以处理实际输出约束发生突变... 详细信息

研究一类具有未知初始跟踪条件的非线性系统预设性能最优安全跟踪控制问题.开发了一个基于可变障碍函数的性能约束控制设计的新方法,并基于已有的安全边界保护法提出一个新的安全边界自调整规律,使其不仅可以处理实际输出约束发生突变的情况,而且还解决了突变解除之后系统输出不能快速准确跟踪原期望轨迹的问题,使得安全跟踪控制策略更为完善.同时采用演员-评论家神经网络强化学习算法优化了系统的控制输入,减少了控制的能量消耗.所设计的预设性能最优安全跟踪控制器可以保证系统在初始跟踪条件未知情况下的安全跟踪控制,且系统输出具有预设有限时间控制性能.最后,仿真验证了该方法的有效性.

关键词：最优跟踪控制强化学习安全跟踪预设性能控制可变障碍函数输出约束

无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错控制

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安徽大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 60-67页

作者：丁磊李小华刘辉辽宁科技大学电子与信息工程学院辽宁鞍山114051

针对一类具有执行器故障的非仿射纯反馈非线性系统,研究无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错跟踪控制问题.对无关初始跟踪条件的预设性能控制进行改进,设计无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错控制器.仿真研究结果... 详细信息

针对一类具有执行器故障的非仿射纯反馈非线性系统,研究无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错跟踪控制问题.对无关初始跟踪条件的预设性能控制进行改进,设计无关初始跟踪条件的自抗扰预设性能有限时间容错控制器.仿真研究结果表明该文控制器具有有效性.

关键词：非线性系统预设性能控制有限时间控制容错控制

四旋翼悬挂负载系统预设有限时间H_∞容错控制

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辽宁科技大学学报 2024年第1期47卷 58-66页

作者：李芷樊李小华刘辉辽宁科技大学电子与信息工程学院辽宁鞍山114051

在实际飞行中,四旋翼飞行器悬挂负载系统容易受到负载摆动以及外部扰动的影响,且可能出现执行器故障。针对此问题,本文基于反步法设计有界H_(∞)容错控制器来抑制外部扰动并消除执行器故障的影响,利用神经网络逼近系统中负载的不确定性... 详细信息

在实际飞行中,四旋翼飞行器悬挂负载系统容易受到负载摆动以及外部扰动的影响,且可能出现执行器故障。针对此问题,本文基于反步法设计有界H_(∞)容错控制器来抑制外部扰动并消除执行器故障的影响,利用神经网络逼近系统中负载的不确定性,同时引入预设有限时间性能函数,使得四旋翼飞行器即使在负载和外部扰动的影响下,其跟踪误差仍能被约束在预先给定的范围内。所设计的控制器能够保证系统在较精确地跟踪参考轨迹的同时具有较高的抗干扰性能。仿真验证了所设计的控制器的有效性。

关键词：悬挂负载四旋翼飞行器反步法神经网络有界H_∞控制预设性能控制

非线性系统无需初始条件预设性能有界H_(∞)容错控制

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控制理论与应用 2024年第2期41卷 273-282页

作者：李小华程鸿展刘辉辽宁科技大学电子与信息工程学院辽宁鞍山114051

针对一类具有外部扰动和传感器故障的非线性系统,本文研究了其自适应预设性能有界H_(∞) 容错控制问题.本文提出一种新的预设性能控制设计方法,使得预设性能函数的选择与系统被约束变量的初始状态完全无关,用一种全新的方式解决了传统... 详细信息

针对一类具有外部扰动和传感器故障的非线性系统,本文研究了其自适应预设性能有界H_(∞) 容错控制问题.本文提出一种新的预设性能控制设计方法,使得预设性能函数的选择与系统被约束变量的初始状态完全无关,用一种全新的方式解决了传统预设性能方法的控制效果依赖被约束变量初始条件的问题.基于该设计方法和有界H_(∞) 控制方法,在未知系统初始条件的情况下获得了系统的自适应预设性能有界H_(∞) 控制器.本文所设计的控制器能够保证系统中的所有信号都是有界稳定的,系统的输出变量能够被预设性能函数约束,并且对于外部干扰具有很好的抑制作用.最后,仿真结果验证了该控制器的可行性及有效性.

关键词：非线性系统传感器故障预设性能控制无需初始条件有界H_(∞)控制容错控制

基于路面附着系数估计的模糊自适应轨迹跟踪控制

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第6期38卷 92-101页

作者：张修伟陈龙孙桓五吉强太原理工大学太原030024 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司太原030000

为提高智能汽车轨迹跟踪在复杂工况环境下的控制精度和稳定性,提出了一种适应路面附着系数突变与车速动态变化的模糊自适应轨迹跟踪控制策略。建立七自由度车辆动力学模型,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)算法设计了车... 详细信息

为提高智能汽车轨迹跟踪在复杂工况环境下的控制精度和稳定性,提出了一种适应路面附着系数突变与车速动态变化的模糊自适应轨迹跟踪控制策略。建立七自由度车辆动力学模型,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)算法设计了车辆轨迹跟踪控制器,研究了MPC控制器参数、路面附着系数、车速与车辆轨迹跟踪性能间的影响关系;为了实时获取当前道路的路面附着系数,根据dugoff轮胎模型和整车动力学模型设计了无迹卡尔曼滤波估计器;据此设计了以路面附着系数和车速为输入量的MPC控制器参数自适应模糊控制器,实时修正MPC控制器的参数,以提高复杂工况环境下车辆的稳定性及跟踪能力;通过仿真实验对所设计的控制方法进行了验证。结果表明:所提出控制方法在低速条件下保证了车辆稳定性,提高了车辆的跟踪精度;中速条件下有效克服了车辆在路面附着系数突变道路上动态行驶时轨迹跟踪精度较低,稳定性较差的不足。

关键词：轨迹跟踪路面附着系数估计模型预测控制模糊控制