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输入状态稳定的鲁棒预测控制

控制与决策 2013年第7期28卷 1028-1032页

作者：周超王亚锋周绍磊陈洁海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001 海军装备部广州局航空总体室贵州安顺561018

以有界干扰非线性系统为研究对象,设计一种基于近似可达集的鲁棒预测控制方法.该方法以鲁棒控制不变集作为终端约束集,采用一种简单的三次多项式逼近预测控制的待优化控制律,通过在线优化求解三次多项式的各项系数,并从理论上证明了所... 详细信息

以有界干扰非线性系统为研究对象,设计一种基于近似可达集的鲁棒预测控制方法.该方法以鲁棒控制不变集作为终端约束集,采用一种简单的三次多项式逼近预测控制的待优化控制律,通过在线优化求解三次多项式的各项系数,并从理论上证明了所设计的鲁棒预测控制律可以使系统输入状态稳定.最后通过仿真实例验证了所提出的鲁棒预测控制方法的可行性和有效性.

关键词：非线性鲁棒预测控制输入状态稳定终端约束集鲁棒控制不变集三次多项式

一类具有输入状态稳定未建模动态的非线性系统的输出跟踪控制

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东南大学学报（自然科学版） 2011年第B9期41卷 112-115页

作者：于江波赵彦武玉强东南大学自动化学院南京210096 曲阜师范大学自动化研究所曲阜273165

研究了具有输入状态稳定(input-to-state stability,ISS)未建模动态的一类非线性系统的全局实际输出跟踪控制问题.该类非线性系统具有非线性参数化的未知参数不确定性,未知的非线性不确定性及未建模动态不确定性.与现有结果不同,所考察... 详细信息

研究了具有输入状态稳定(input-to-state stability,ISS)未建模动态的一类非线性系统的全局实际输出跟踪控制问题.该类非线性系统具有非线性参数化的未知参数不确定性,未知的非线性不确定性及未建模动态不确定性.与现有结果不同,所考察的系统具有未知的控制系数,其大小及符号等信息都假设是完全未知的.通过利用Nussbaum增益方法,结合积分器反推技术,设计了一个鲁棒自适应状态反馈控制器,所设计的控制器能够实现对任意信号的全局实际跟踪控制.仿真结果验证了控制策略的有效性.

关键词：非线性系统未建模动态输入状态稳定跟踪控制

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基于输入状态稳定的离散广义系统预测控制

控制与决策 2015年第12期30卷 2137-2144页

作者：刘晓华高婵鲁东大学数学与统计科学学院山东烟台264025

针对一类具有持续扰动和输入约束的离散广义系统,研究其鲁棒预测控制器的设计问题.将输入状态稳定的概念引入广义系统预测控制,在quasi-min-max性能指标下,提出了广义系统双模鲁棒预测控制器的设计方法,证明了基于双模鲁棒预测控制器的... 详细信息

针对一类具有持续扰动和输入约束的离散广义系统,研究其鲁棒预测控制器的设计问题.将输入状态稳定的概念引入广义系统预测控制,在quasi-min-max性能指标下,提出了广义系统双模鲁棒预测控制器的设计方法,证明了基于双模鲁棒预测控制器的闭环广义系统输入状态稳定,且具有正则、因果性.数值仿真结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：模型预测控制离散广义系统输入状态稳定持续扰动双模控制

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奇摄动控制系统的指数输入状态稳定

奇摄动控制系统的指数输入状态稳定

作者：林肯杰华东师范大学

学位级别：硕士

本文基于低维的退化系统和边界层系统来研究整个非线性奇异摄动控制系统的指数输入状态稳定性质。本文利用吉洪诺夫轨道逼近方法,在没有系统右端函数光滑的假设下,证明了当其退化系统是指数输入状态稳定,而其边界层系统是一致指数稳定,... 详细信息

本文基于低维的退化系统和边界层系统来研究整个非线性奇异摄动控制系统的指数输入状态稳定性质。本文利用吉洪诺夫轨道逼近方法,在没有系统右端函数光滑的假设下,证明了当其退化系统是指数输入状态稳定,而其边界层系统是一致指数稳定,则整个奇异摄动控制系统是指数输入状态稳定的。与传统的李雅普诺夫方法相比(通常需要光滑条件),本文方法的另一个值得提及的优势是本文获得了整个系统的解由快慢低维系统的解的稳定性特征来明确表示的不等式估计。从该不等式估计可以立刻获得整个系统的解的相应稳定性质。应用本文的结果,可以得到奇摄动控制系统相应的吉洪诺夫定理。

关键词：指数稳定输入状态稳定奇异摄动两时标尺度吉洪诺夫定理

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BAM神经网络的输入状态稳定性及拟同步

BAM神经网络的输入状态稳定性及拟同步

作者：徐国雄西南大学

学位级别：硕士

BAM神经网络（双向联想记忆神经网络）作为人工神经网络的一种,在模式识别和控制等方面有着广泛的应用。一般而言,在描述BAM神经网络系统的时候,都是采用常微分方程模型,但从建模的准确度来讲,采用马尔科夫跳跃系统或者分数阶系统可能... 详细信息

BAM神经网络（双向联想记忆神经网络）作为人工神经网络的一种,在模式识别和控制等方面有着广泛的应用。一般而言,在描述BAM神经网络系统的时候,都是采用常微分方程模型,但从建模的准确度来讲,采用马尔科夫跳跃系统或者分数阶系统可能较为合适。本文以已有的研究成果为基础,分别研究了带有马尔科夫跳跃的BAM神经网络的输入状态稳定性、分数阶BAM神经网络的输入状态稳定性以及分数阶BAM神经网络的拟同步。第一章,介绍一些有关马尔科夫跳跃系统和分数阶系统的基本理论以及当前国内外对BAM神经网络的研究现状。第二章,讨论了具有时变时滞和马尔科夫跳变参数的BAM神经网络的输入状态稳定性。考虑到系统具有马尔科夫跳变参数,我们选择了改进的判据,即均方指数输入状态稳定性。借助随机理论,我们构造了马尔科夫切换Lyapunov函数,并利用弱无穷小算子得到了系统的均方指数输入状态稳定的代数条件和线性矩阵不等式（LMI）条件。另外,我们设计了一个控制器来简化代数条件。最后,我们提供了两个数值例子说明所得结果的有效性和优越性。第三章,探讨了多时滞分数阶复值BAM神经网络的输入状态稳定性问题。与传统的时滞整数阶微分方程不同,时滞分数阶系统的稳定性很难通过构造带有积分项的Lyapunov函数来确定。在这一章,我们利用Mittag-Leffler函数的性质、拉普拉斯变换和不等式技巧,通过设计控制器,构造出了一个非负函数,推导出了系统输入状态稳定的充分条件。最后,通过仿真算例说明了结果的有效性。第四章,研究了时滞分数阶四元数BAM神经网络拟同步问题。在这里,我们未将神经元状态的实部和虚部分开,而是直接给出了四元数函数分数阶微分不等式,推广了已有的复值分数阶微分不等式。通过利用这个不等式和设计线性反馈控制器,我们实现了分数阶四元数BAM神经网络拟同步。最后我们给出了一个例子验证我们结果的有效性。第五章,对全文总结,指明本文的创新点、不足之处以及未来的研究方向。

关键词： BAM神经网络分数阶输入状态稳定拟同步时滞

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随机切换非线性系统的随机输入状态稳定性

随机切换非线性系统的随机输入状态稳定性

作者：艾自东曲阜师范大学

学位级别：硕士

切换系统是一类典型的混合系统,其在自然、社会、工程、信息科学等实际系统中都具有十分重要的应用.由于噪声和随机扰动的不可避免,随机系统建模问题在科学和工程中得到了广泛的关注.作为一类特殊而又重要的复合系统,含随机扰动的切换... 详细信息

切换系统是一类典型的混合系统,其在自然、社会、工程、信息科学等实际系统中都具有十分重要的应用.由于噪声和随机扰动的不可避免,随机系统建模问题在科学和工程中得到了广泛的关注.作为一类特殊而又重要的复合系统,含随机扰动的切换系统已经成为目前切换系统理论研究的一个重大前沿方向.与传统的切换系统相比,随机切换系统具有更实际的意义,可以更好地描述诸多物理现象,所以现实中的许多过程都可以用随机切换系统进行描述.鉴于输入状态稳定性在刻画外部输入对状态特性的影响时表现的有效性,其在研究系统稳定性等方面得到重视,并随之出现了一系列富有价值的研究成果.然而,这些结果或很少讨论有限时间稳定性,或大部分基于传统的负定Lyapunov函数方法,具有一定的局限性.该论文主要针对随机切换非线性系统做了一些输入状态稳定性方面的研究.其主要结论包括以下三个部分:1)随机脉冲切换非线性系统的有限时间随机输入状态稳定性.研究了一类随机脉冲切换非线性系统,考虑其有限时间随机输入状态稳定性问题.首先,给出了一般随机非线性系统依概率稳定和有限时间输入状态稳定的充分条件.然后,基于平均驻留时间方法,分别给出了不含脉冲和含脉冲两种情况下随机切换非线性系统的有限时间随机输入状态稳定性的判别条件.最后,实例表明所得的有限时间输入状态稳定性相关的充分条件是有效的.2)基于不定Lyapunov函数的随机切换非线性系统的随机输入状态稳定性.研究了随机非线性系统的随机输入状态稳定性问题,基于不定Lyapunov函数方法给出了保证系统随机输入状态稳定的充分条件.借助平均驻留时间技巧,给出了随机切换非线性系统随机输入状态稳定的充分性判据.最后,仿真算例证实了结果的实用性.3)随机脉冲切换非线性时滞系统的随机可积输入状态稳定性.研究了随机脉冲切换混合非线性时滞系统的随机可积输入状态稳定性问题,基于Lyapunov-Krasovskii泛函方法给出了保证系统随机可积输入状态稳定的充分性条件.通过平均驻留时间技巧,给出了切换系统情况下系统随机输入状态稳定的充分性判据.最后,仿真实例表明了结果的有效性.

关键词：随机切换输入状态稳定有限时间稳定不定Lyapunov函数可积输入状态稳定

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基于输入状态稳定的混沌控制与同步

基于输入状态稳定的混沌控制与同步

作者：刘德斌华中科技大学

学位级别：硕士

由于混沌系统所固有的输出对初值的敏感依赖性以及混沌现象的复杂性,使得混沌控制和同步的研究非常具有挑战性,也使得这一领域的研究和发展成为当代非线性科学的一个热点。近十多年来人们相继提出了很多种混沌控制的方法,但每一种方法... 详细信息

由于混沌系统所固有的输出对初值的敏感依赖性以及混沌现象的复杂性,使得混沌控制和同步的研究非常具有挑战性,也使得这一领域的研究和发展成为当代非线性科学的一个热点。近十多年来人们相继提出了很多种混沌控制的方法,但每一种方法都有其局限性,没有一种适用于全部混沌系统的控制方法。本论文研究的主要内容是连续混沌动力学系统的控制与同步。对于连续混沌动力学系统,提出了基于输入状态稳定的控制方法:ISS控制方法,使用该方法实现了一类新混沌系统的不稳定平衡点的全局镇定和混沌同步。本论文所作的主要工作包括以下几部分内容: 1)综述了混沌和混沌控制的发展过程,介绍了混沌的基本概念和混沌控制的一些方法。 2)介绍了输入状态稳定的基本理论,基于输入状态稳定理论,提出了ISS控制方法,阐述了ISS控制的设计原理和方法。 3)针对一类新混沌系统,设计ISS控制使其平衡点全局镇定,并利用ISS控制方法实现系统的混沌同步。本论文中所讨论的新混沌系统有五个不稳定平衡点,原点可使用线性反馈控制全局镇定,对于其他四个平衡点,文中利用ISS控制方法设计了非线性控制率使其全局渐近稳定,最后,设计ISS控制实现了新混沌系统的同步。 4)利用数值仿真验证了ISS控制在平衡点镇定和混沌同步控制中的有效性。

关键词：混沌混沌控制输入状态稳定反馈控制 ISS控制全局渐近稳定

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离散非线性系统的输入状态稳定与镇定

离散非线性系统的输入状态稳定与镇定

作者：李贵园济南大学

学位级别：硕士

近年来,随着计算机技术的高速发展,非线性离散系统的研究变得尤为重要,而输入状态稳定作为鲁棒控制研究的一个重要分支,对于分析带有外部扰动输入的非线性系统具有较好的效果,因此输入状态稳定性已经成为一种较为普遍的非线性系统的分... 详细信息

近年来,随着计算机技术的高速发展,非线性离散系统的研究变得尤为重要,而输入状态稳定作为鲁棒控制研究的一个重要分支,对于分析带有外部扰动输入的非线性系统具有较好的效果,因此输入状态稳定性已经成为一种较为普遍的非线性系统的分析方法。输入状态稳定分析已经涉及众多理论研究领域并具有较强的工程背景,例如机器人控制系统、某些工程系统、生物系统、智能高速公路系统等。本文主要研究了几类非线性系统在一定条件下的输入状态稳定性以及一类非线性系统的输入状态镇定问题。(1)针对一类离散时间非线性级联系统,运用Lyapunov函数方法分析了由两个积分输入状态稳定(Integral input-to-state stability,iISS)的子系统组成的级联系统仍然是ilSS的,给出该级联系统达到iISS的充分条件,并将结果应用于线性级联的情况下,通过数值仿真证明了推导结果的正确性。(2)针对一类离散时间切换非线性系统的输入状态稳定性研究问题,首先研究了非切换情况下,系统的全局渐近稳定(Global asymptotic stability,GAS)和输入状态稳定(Input-to-state stability,ISS),然后通过多Lyapunov函数方法并结合比较定理将结果推广到离散切换非线性系统上,给出了切换系统GAS和ISS的充分条件。运用切换信号的平均停留时间方法研究了切换系统的ISS。最后,通过数值实例证明了研究结果的正确性。(3)针对一类带有外部扰动的离散时间非线性严反馈系统,利用Backstepping设计方法,设计了带有外部扰动的离散时间严反馈控制系统的输入状态镇定控制器,并利用Lyapunov函数理论对闭环系统进行了 ISS分析,最后通过数值仿真验证了所研究控制算法的正确性。

关键词：输入状态稳定积分输入状态稳定切换系统 Backstepping设计 Lyapunov函数离散时间非线性系统

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一类混沌系统的输入状态稳定控制器设计

西安邮电大学学报 2014年第6期19卷 86-91页

作者：范永青刘瑾西安邮电大学自动化学院陕西西安710121

针对一类混沌系统中平衡点不稳定的问题,提出一种新型自适应控制器的设计方法。该方法基于输入到状态稳定性理论及小增益定理,采用线性反馈控制与非线性自适应控制相结合的设计思想,在所设计线性反馈增益满足一定取值条件,且非线性控制... 详细信息

针对一类混沌系统中平衡点不稳定的问题,提出一种新型自适应控制器的设计方法。该方法基于输入到状态稳定性理论及小增益定理,采用线性反馈控制与非线性自适应控制相结合的设计思想,在所设计线性反馈增益满足一定取值条件,且非线性控制器部分中的参数满足所设计的自适应律时,使得一类混沌系统的所有平衡点快速实现全局渐进稳定。算例数值仿真验证了该设计方法的有效性。

关键词：混沌系统自适应控制输入状态稳定全局渐进稳定