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具有外部扰动的非完整移动机器人的有限时间跟踪控制(英文)

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中国科学技术大学学报 2012年第5期42卷 405-414页

作者：欧美英孙海滨李世华东南大学自动化学院江苏南京210096

研究了具有外部扰动的动态模型的非完整移动机器人有限时间跟踪控制问题,介绍了一种有限时间扰动观测器来估计外部扰动.首先,移动机器人的跟踪误差系统被转换成两个子系统:一个三阶子系统和一个二阶子系统.然后,我们分别讨论了这两个子... 详细信息

研究了具有外部扰动的动态模型的非完整移动机器人有限时间跟踪控制问题,介绍了一种有限时间扰动观测器来估计外部扰动.首先,移动机器人的跟踪误差系统被转换成两个子系统:一个三阶子系统和一个二阶子系统.然后,我们分别讨论了这两个子系统,并且设计了连续的有限时间扰动观测器和有限时间跟踪控制律.严格的证明表明了移动机器人可以在有限时间内跟踪上期望的轨迹.仿真例子说明了我们方法的有效性.

关键词：有限时间跟踪控制有限时间扰动观测器外部扰动非完整移动机器人动态模型

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多智能体系统的分布式有限时间跟踪控制

内蒙古大学学报（自然科学版） 2016年第6期47卷 658-663页

作者：毛志勇何小燕内蒙古财经大学统计与数学学院呼和浩特010070

讨论了受到外界干扰的多智能体系统在有向拓扑下的分布式有限时间追踪控制.基于系统智能体间的相对状态信息,利用非奇异的终端滑膜控制方法,构造出有效的分布式有限时间控制协议.在控制协议的作用下,系统中跟踪者智能体的状态将在有限... 详细信息

讨论了受到外界干扰的多智能体系统在有向拓扑下的分布式有限时间追踪控制.基于系统智能体间的相对状态信息,利用非奇异的终端滑膜控制方法,构造出有效的分布式有限时间控制协议.在控制协议的作用下,系统中跟踪者智能体的状态将在有限时间内跟踪上领导者的状态.最终达到有限时间一致性跟踪控制,并可估计出具体的收敛时间.通过数值仿真,验证了理论结果的正确性.

关键词：多智能体系统有限时间跟踪控制终端滑模控制分布式控制

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有限时间跟踪控制在永磁同步电动机中的应用

临沂师范学院学报 2009年第3期31卷 33-37,41页

作者：马新淮南师范学院数学系安徽淮南232001

考虑了一类永磁同步电动机的有限时间跟踪控制问题.在控制器设计中利用中继切换控制使系统在给定的当前控制律的作用下运行到某一特定状态(或某一特定区域)后,控制律被切换到有限时间收敛的终端滑模控制器,使得系统在有限时间内达到平... 详细信息

考虑了一类永磁同步电动机的有限时间跟踪控制问题.在控制器设计中利用中继切换控制使系统在给定的当前控制律的作用下运行到某一特定状态(或某一特定区域)后,控制律被切换到有限时间收敛的终端滑模控制器,使得系统在有限时间内达到平衡状态.有限时间跟踪控制器的设计保证了闭环系统所有信号的有界性和平衡点的全局稳定性,以及系统在有限时间内精确地跟踪给定的参考信号.最后通过一个数值仿真验证了所提算法的正确有效性.

关键词：有限时间跟踪控制永磁同步电动机中继切换控制终端滑模

非完整机器人系统有限时间跟踪控制设计及应用

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非完整机器人系统有限时间跟踪控制设计及应用

作者：卞金山曲阜师范大学

学位级别：硕士

非线性系统有限时间控制理论的发展为非完整系统的发展及应用提供了重要理论依据与基础.相比于渐近稳定控制而言,有限时间控制有更快的收敛速度,更高的控制精度以及更好的抗干扰性.众所周知,非完整系统作为非线性系统的分支在实际生活... 详细信息

非线性系统有限时间控制理论的发展为非完整系统的发展及应用提供了重要理论依据与基础.相比于渐近稳定控制而言,有限时间控制有更快的收敛速度,更高的控制精度以及更好的抗干扰性.众所周知,非完整系统作为非线性系统的分支在实际生活中被广泛应用.例如,非完整移动机器人作为非完整系统特定模型备受青睐.因此,本文针对非完整机器人系统,借助非奇异终端滑模、反步法、中继切换技术等控制方法,探究其非完整机器人系统有限时间轨迹跟踪控制.根据以下三部分,阐述主要的研究工作:1.针对一类非完整移动机器人系统,研究其固定时间轨迹跟踪控制.首先,将系统模型通过状态变换和输入变换转化为非完整链式系统.其次,通过建立跟踪误差系统,将跟踪控制问题转化为跟踪误差系统镇定问题,利用中继切换技术和构造改进型非奇异终端滑模面来设计出控制器,以此保证跟踪误差系统在固定时间内收敛.最后,仿真和实验结果进一步说明了所提的控制算法能实现非完整移动机器人固定时间跟踪控制的效果.2.针对一类受全状态约束下的非完整系统,设计了一种固定时间轨迹跟踪控制器.首先,采用中继切换技术将控制系统分为两个独立阶段进行控制器设计.其次,在保证第一阶段第一个子系统固定时间收敛的基础之上,在第二阶段中通过引入固定时间滤波器并且结合BLF、反步法、动态面控制对跟踪误差系统进行固定时间跟踪控制器设计.同时,在中继切换之前需重新构建控制器保证系统切换前的有界性.最后,稳定性分析表明,所提的跟踪控制策略能保证整个误差状态系统在固定时间内收敛到零并且遵循预先设定的状态约束.3.针对一类受未知干扰下的非完整系统,研究其基于事件触发有限时间轨迹跟踪控制策略.一个关键的核心设计是利用中继切换技术将整个非完整跟踪控制系统分成两个独立阶段设计,进而利用非线性设计方法设计出不同的有限时间跟踪控制器和相对应的事件触发规则.一方面,稳定性分析表明,所提的事件触发有限时间跟踪控制器能保证整个闭环跟踪误差系统状态收敛到零点附近的邻域,同时在整个控制过程中闭环误差系统所有信号保持有界.另一方面,在中继切换之前跟踪控制器被重新构建来保证跟踪误差系统不产生逃逸现象.最后,仿真和实验的相关结果表明了所设计的基于事件触发有限时间跟踪控制器有效性.

关键词：非完整系统滑模控制中继切换固定时间跟踪控制有限时间跟踪控制事件触发控制

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非完整系统的有限时间跟踪控制研究

非完整系统的有限时间跟踪控制研究

作者：肖娜曲阜师范大学

学位级别：硕士

非完整系统是分析力学中一个非常重要的分支.自1894年“非完整”第一次正式被提出到现在,其发展已有几百年之久.由于较完整系统而言,其复杂性为其理论研究增加了很大的难度.然而,研究非完整系统重要的理论价值和巨大的实际意义吸引着众... 详细信息

非完整系统是分析力学中一个非常重要的分支.自1894年“非完整”第一次正式被提出到现在,其发展已有几百年之久.由于较完整系统而言,其复杂性为其理论研究增加了很大的难度.然而,研究非完整系统重要的理论价值和巨大的实际意义吸引着众多国内外学者的关注.近些年来,在此研究领域取得的成果也较为显著.在本篇文章中首先围绕非完整系统的两种形式,将动力学模型和运动学模型系统相互结合进行一系列理论研究.然后,又取一种特殊的非完整系统—欠驱动船模型,对有限时间跟踪控制问题进行讨论.具体的可分为以下三部分:(1)从具有非完整约束的运动学模型入手,通过一个微分同胚坐标变换把运动学模型转化成扩展链式的动力学模型.然后,运用滑模控制的方法进行控制律设计,最终实现对系统的状态的跟踪控制.(2)这一部分,首先根据能量和力的关系推导拉格朗日方程的方法建立运动机器人的动力学方程,并找到其运动学约束矩阵和约束方程.然后,利用非奇异终端滑模控制的方法建立的动力学方程和运动学约束控制律设计,实现状态在有限时间内的跟踪控制.(3)欠驱动船系统实质上也是非完整系统的一种.在本文的第四章,主要研究欠驱动船对纵移向推力和横摆力矩的控制实现全局跟踪控制.在一个相对自由的假设条件下,运用基于船动态系统模型的固有级联连接结构的方式设计一种新颖的有限时间切换控制器,来实现系统对于虚拟船的跟踪控制.

关键词：非完整系统动力学模型运动学模型滑模控制欠驱动船固有级联连接结构有限时间跟踪控制

性能约束下纯反馈时滞系统的有限时间跟踪控制方法研究

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性能约束下纯反馈时滞系统的有限时间跟踪控制方法研究

作者：代云飞重庆大学

学位级别：硕士

由于实际工程系统常常存在物理约束和安全需求,因此系统的输出和状态往往会受到限制以保证系统稳定可靠运行。另外,在实际系统中,由于不同部分之间的信息处理和传输能力有限,时间延迟总是不可避免。时间延迟的存在经常成为系统不稳定的... 详细信息

由于实际工程系统常常存在物理约束和安全需求,因此系统的输出和状态往往会受到限制以保证系统稳定可靠运行。另外,在实际系统中,由于不同部分之间的信息处理和传输能力有限,时间延迟总是不可避免。时间延迟的存在经常成为系统不稳定的来源,如果在控制器设计过程中忽略了时滞对系统的影响,不仅可能会导致系统性能的下降,甚至会导致系统的不稳定。虽然针对不确定时滞非线性系统的控制问题已取得了丰富的研究成果,但针对不同约束下时滞纯反馈系统有限时间跟踪控制问题的研究还不够完善。因此,研究不确定时滞纯反馈系统的约束控制问题具有重要意义。本文以性能约束的不确定时滞纯反馈系统为研究对象,以反步法和神经网络为核心,结合Lyapunov-Krasovskii函数,重点研究该类系统的有限时间跟踪控制问题。主要完成的工作包括:(1)研究了具有未知时变状态延迟和已知控制输入延迟影响下的一类非线性纯反馈系统的有限时间跟踪控制以及性能保障问题。为了实现跟踪误差在有限时间内收敛到预先指定的零域范围内且能同时确保稳态与瞬态性能,本文设计出了一种基于有限时间性能函数的预设性能控制(prescribed performance control,PPC)方法。为处理系统中存在的状态和输入延迟以及稳定性分析中的Lyapunov-Krasovskii函数重构问题,本文构造出了一种新的Lyapunov-Krasovskii函数。通过引入一个全新的连续中间函数,由外部干扰引起的不确定性影响因素可以得到有效抑制,同时由Lyapunov-Krasovskii函数微分所带来的未知非线性问题也可以得到有效解决。此外,所提出的控制方法不需要状态延时函数的任何详细信息,而只需延时函数是慢变延时的,即|i|≤1。另一方面,所提出的控制方法放宽了保证系统稳定性所需要的初始条件。最后,仿真实例证明了所提出方法的有效性。(2)针对任意初始条件下的不确定时滞纯反馈系统,研究了其有限时间预设性能控制问题。为了保证任意初始条件下该类系统的瞬态和稳态性能,本文采用了基于归一化函数和切线障碍函数的时变比例转换方法。不同于PPC方法,该方法进一步放宽了初始条件的限制。通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii函数,处理了系统中存在的未知时变状态和输入延迟以及稳定性分析中的Lyapunov-Krasovskii函数重构问题。在所提出的控制方法下,系统输出跟踪误差可以在任意初始条件下实现预定时间内以预先指定的速率收敛至原点附近的人为预设的零域范围内。同时该控制方法进一步放宽了保证系统稳定性所需要的初始条件的范围。此外,所提出的控制方法可以确保闭环系统中所有信号半全局最终一致有界。最后,仿真实例充分验证了所提出理论方法的有效性。

关键词：有限时间跟踪控制预设性能控制时滞纯反馈系统自适应神经网络控制

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非线性多智能体网络有限时间跟踪控制

非线性多智能体网络有限时间跟踪控制

作者：杨文君东北石油大学

学位级别：硕士

近年来,多智能体网络协调控制倍受广大研究人员的关注。本文针对具有本质非线性动态的多智能体网络有限时间跟踪控制方法进行了较深入的研究。首先,研究多智能体网络有限时间平均一致跟踪控制问题。在非线性动态满足Lipschitz条件下,提... 详细信息

近年来,多智能体网络协调控制倍受广大研究人员的关注。本文针对具有本质非线性动态的多智能体网络有限时间跟踪控制方法进行了较深入的研究。首先,研究多智能体网络有限时间平均一致跟踪控制问题。在非线性动态满足Lipschitz条件下,提出分布式连续非光滑控制协议。基于广义比较引理,得出如果选取合适的控制增益且无向切换拓扑连通,则非线性网络实现有限时间平均一致跟踪控制。通过仿真研究验证所提控制方案有效且可行。其次,研究个体传感范围有限情况下的有限时间协调跟踪控制问题。假设非线性动态满足Lipschitz条件且初始网络拓扑无向连通,基于智能体间的相对状态信息设计保持拓扑连通的分布式不连续非光滑控制协议。应用非光滑稳定性分析方法给出实现有限时间跟踪控制的充分条件,即选取合适的控制增益参数便可在保持网络拓扑连通的同时实现有限时间跟踪控制。通过仿真研究验证所提控制方案有效且可行。最后,研究无向固定拓扑情况下二阶非线性多智能体网络有限时间跟踪控制问题。假设非线性动态满足Lipschitz条件,提出分布式连续非光滑控制协议并给出保证有限时间跟踪的充分条件。然后为了解决速度信息不可测的问题,基于位置状态信息构建有限时间状态估计器来估计有限时间内未知的速度状态并设计有限时间反馈控制协议实现有限时间跟踪控制。通过仿真研究验证该控制方案的有效性和正确性。

关键词：本质非线性有限时间跟踪控制非光滑分析保持拓扑连通二阶多智能体网络有限时间状态估计

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约束通信情况下非线性网络有限时间跟踪控制

吉林大学学报（信息科学版） 2016年第1期34卷 92-97页

作者：于镝杨文君任伟建康朝海东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

针对具有本质非线性动态的多智能体网络,研究个体传感范围有限情况下的有限时间协调跟踪控制问题。假设非线性动态满足Lipschitz条件且初始网络拓扑无向连通,基于智能体间的相对状态信息设计拓扑连通保持的非光滑控制协议。应用非光滑... 详细信息

针对具有本质非线性动态的多智能体网络,研究个体传感范围有限情况下的有限时间协调跟踪控制问题。假设非线性动态满足Lipschitz条件且初始网络拓扑无向连通,基于智能体间的相对状态信息设计拓扑连通保持的非光滑控制协议。应用非光滑稳定性分析方法给出实现有限时间跟踪控制的充分条件,即选取合适的控制增益参数,以实现保持网络拓扑连通的有限时间跟踪控制。最后通过仿真验证该方案有效且可行。

关键词：非线性网络有限时间跟踪控制非光滑稳定性分析拓扑连通保持

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控制方向未知的非线性系统有限时间跟踪控制

南京师范大学学报（工程技术版） 2021年第3期21卷 33-41页

作者：孟波刘文慧南京师范大学南瑞电气与自动化学院江苏南京210023

研究了一类具有输入死区以及控制方向未知的严格反馈非线性系统有限时间输出反馈跟踪控制问题.首先,通过坐标变换,将所研究的控制方向未知的非线性系统转化为控制增益已知的等效系统.然后,设计了一个模糊状态观测器来逼近不可测的状态,... 详细信息

研究了一类具有输入死区以及控制方向未知的严格反馈非线性系统有限时间输出反馈跟踪控制问题.首先,通过坐标变换,将所研究的控制方向未知的非线性系统转化为控制增益已知的等效系统.然后,设计了一个模糊状态观测器来逼近不可测的状态,引入Nussbaum函数来解决控制方向未知的困难.基于模糊状态观测器,通过反步法利用变换后的系统间接得到原系统的控制器.此外,该控制器可以保证跟踪误差在有限时间内收敛于原点的一个小邻域,且闭环系统中的所有信号都保持有界.最后,通过一个仿真算例验证了该控制方法的可行性和有效性.

关键词：状态观测器控制方向未知有限时间跟踪控制模糊逻辑系统死区