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基于RBFNN的智能车辆转向系统的预设性能控制

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2024年第1期43卷 85-92页

作者：黄艳玲李红娟辽宁交通高等专科学校汽车系辽宁沈阳110819 宁夏理工学院机械工程学院宁夏石嘴山753000

针对存在模型非线性和参数不确定性的智能车辆转向系统的预设性能跟踪控制问题,采用径向基函数神经网络对转向系统中的不确定非线性进行在线逼近,结合障碍Lyapunov函数技术为智能车辆的线控转向系统设计预设性能控制器。在控制器设计中... 详细信息

针对存在模型非线性和参数不确定性的智能车辆转向系统的预设性能跟踪控制问题,采用径向基函数神经网络对转向系统中的不确定非线性进行在线逼近,结合障碍Lyapunov函数技术为智能车辆的线控转向系统设计预设性能控制器。在控制器设计中,采用动态增益技术补偿控制增益未知对系统控制性能的影响。利用Lyapunov方法分析系统的稳定性,证明在控制器作用下,前轮转角的跟踪误差在预设的时间内收敛至原点预设的邻域;通过数值仿真和整车实验验证了控制方法的合理性。

关键词：转向系统不确定非线性未知控制增益径向基函数神经网络预设性能控制

基于复合自适应的Buck变换器预设性能控制

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电子测量与仪器学报 2024年第4期38卷 85-93页

作者：张逸孙金林丁世宏常亚菲邢高勇江苏大学电气信息工程学院镇江212013 北京控制工程研究所北京100190 中国农业大学工学院北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

针对Buck型变换器在复杂环境下发生负载波动时输出电压受扰的问题,提出了一种复合自适应预设性能控制方案以提升其控制效果。首先,利用自适应律对模型中包含负载项的非线性函数进行预测估计,同时通过在自适应律更新过程中构建并行估计... 详细信息

针对Buck型变换器在复杂环境下发生负载波动时输出电压受扰的问题,提出了一种复合自适应预设性能控制方案以提升其控制效果。首先,利用自适应律对模型中包含负载项的非线性函数进行预测估计,同时通过在自适应律更新过程中构建并行估计模型获取预测误差,并将预测误差和跟踪误差融合以设计自适应参数更新律。然后,采用广义比例积分观测器来对剩余不确定性和外部扰动进行估计,并在控制律中进行补偿。最后,结合指令滤波反步控制和指定时间预设性能控制技术,提出了Buck型变换器复合自适应预设性能控制方案。所提出的方案保证了对负载波动的高精度预测,避免了在突发情况下输出电压超出预设函数范围,此外还证明了闭环控制系统中的信号收敛性。实验结果表明,复合自适应预设性能控制在负载突然减小的情况下系统最大偏离电压为0.376 V,相比于传统自适应反步控制的1.773 V减少了78.7%,验证了所提方案的有效性以及优越性。

关键词： Buck型变换器自适应控制反步法非线性控制预设性能控制指令滤波

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导引头稳定平台离散时间预设性能控制

空军工程大学学报 2024年第2期25卷 14-20页

作者：卜祥伟王雅珺雷虎民空军工程大学防空反导学院西安710051 94860部队南京210000

针对现有离散时间预设性能控制方法对滑模趋近律依赖度高、抖振缺陷明显的难题,通过创建一种摆脱了滑模控制的设计新框架,为拦截弹导引头稳定平台提出了一种离散时间预设性能控制新方法。首先,设计一种离散时间性能函数对跟踪误差的收... 详细信息

针对现有离散时间预设性能控制方法对滑模趋近律依赖度高、抖振缺陷明显的难题,通过创建一种摆脱了滑模控制的设计新框架,为拦截弹导引头稳定平台提出了一种离散时间预设性能控制新方法。首先,设计一种离散时间性能函数对跟踪误差的收敛轨迹进行包络约束;然后,定义一种离散时间转换误差并将其用于构造一种新颖的反馈函数;设计离散时间控制律对新开发的反馈函数而不是转换误差进行镇定,不仅保证了所有跟踪误差均具有期望的预设性能,还摆脱了控制算法对滑模趋近律的依赖性,从根本上解决了控制抖振难题;最后,通过数值对比仿真验证了所提方法的有效性与优势。

关键词：预设性能控制离散时间导引头稳定平台反馈函数控制抖振

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输入受限乘波体飞行器无估计预设性能控制

空军工程大学学报 2024年第2期25卷 39-47页

作者：罗瑞宁何广军卜祥伟孙昭空军工程大学防空反导学院西安710051

针对输入受限的乘波体飞行器跟踪控制问题,提出了一种无估计的预设性能控制方法。首先,针对可能发生的执行器饱和问题,设计了一种新型抗饱和补偿系统。然后,利用补偿系统状态构造新的预设性能转换误差,基于预设性能控制与反演控制的方法... 详细信息

针对输入受限的乘波体飞行器跟踪控制问题,提出了一种无估计的预设性能控制方法。首先,针对可能发生的执行器饱和问题,设计了一种新型抗饱和补偿系统。然后,利用补偿系统状态构造新的预设性能转换误差,基于预设性能控制与反演控制的方法,为速度子系统与高度子系统设计了无需估计的低复杂度控制器。该设计方法的优越性在于无需状态估计与神经逼近,显著降低了控制的复杂度与计算量。基于Lyapunov稳定理论证明了所有转换误差与跟踪误差最终一致有界。最后,通过数值仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：乘波体飞行器预设性能控制反演控制抗饱和补偿系统输入受限无估计控制

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热约束下近空间飞行器预设性能抗噪控制

航空学报 2024年

作者：马悦萌刘明杨丁杨明张敏刚葛亚杰空间物理重点实验室

近空间高速飞行器再入过程中，巨大的飞行速度将使其面对复杂气动、高温及噪声等严酷的载荷环境。为缓解高速飞行器的热防护结构设计压力，确保再入过程中飞行器的结构与材料安全，从弹道与控制系统设计角度出发，给出近空间高速再入飞... 详细信息

近空间高速飞行器再入过程中，巨大的飞行速度将使其面对复杂气动、高温及噪声等严酷的载荷环境。为缓解高速飞行器的热防护结构设计压力，确保再入过程中飞行器的结构与材料安全，从弹道与控制系统设计角度出发，给出近空间高速再入飞行器攻角约束下的高性能自适应非线性预设性能控制方案，对飞行器进行主动的力热载荷安全管理。首先根据飞行器大面积热流工程模型解算全弹道飞行的攻角约束，结合指数型预设性能函数基于状态受限控制理论对攻角的动态响应过程进行设计，并使用新型前馈Sigmoid非线性跟踪微分器来处理反演控制中的微分爆炸问题；之后引入基于级联的新型扩张状态观测器以抑制传统高增益观测器的峰值现象，通过非线性增益调节机制提高其抗噪能力；并对上述控制系统进行了Lyapunov稳定性证明，从理论上确保了飞行器再入过程中热防护结构强度的安全性。最后给出了本文控制方案与鲁棒-自抗扰控制系统的仿真对比结果。结果表明，本文的控制方案能够确保攻角在预设的性能边界内满足飞行器的力热载荷约束，且在工程噪声环境下具有更稳妥的鲁棒安全保障与更优的指令跟踪性能。

关键词：高速飞行器状态约束执行机构饱和预设性能控制状态估计抗噪控制

未知初始跟踪条件的非线性系统预设性能有限时间有界H∞控制

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控制与决策 2024年第7期39卷 2215-2223页

作者：李小华包海强刘辉辽宁科技大学电子与信息工程学院

研究一类具有外部扰动的非线性系统在初始跟踪条件未知情况下的预设性能有限时间有界H∞控制问题.针对预设性能控制设计,提出一个新的误差转换思想,并据此设计新的预设性能函数,解决预设性能控制依赖于系统被约束量初始条件的问题.基于... 详细信息

研究一类具有外部扰动的非线性系统在初始跟踪条件未知情况下的预设性能有限时间有界H∞控制问题.针对预设性能控制设计,提出一个新的误差转换思想,并据此设计新的预设性能函数,解决预设性能控制依赖于系统被约束量初始条件的问题.基于所提出预设性能函数、有限时间控制理论以及有界H∞的设计方法,获得系统无需初始跟踪条件的预设性能有限时间有界H∞控制器,同时解决非线性系统在有界稳定情况下难以设计H∞控制器的问题,保证跟踪误差以预先设定的动态性能在有限时间内收敛至平衡点附近的小邻域内,并对外部干扰有较强的鲁棒性能.

关键词：非线性系统未知初始条件预设性能控制有限时间控制有界H_∞控制自适应控制

输入幅值及其变化率受限下的机械臂预设性能控制

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小型微型计算机系统 2024年

作者：王勇王刚王朝立上海理工大学机器智能研究院上海理工大学光电信息与计算机工程学院

针对输入幅值以及输入变化率受限的机械臂轨迹跟踪控制问题，设计了一种新的鲁棒自适应预设性能控制方案。相关控制策略采用嵌套平滑饱和函数约束系统状态以确保闭环系统满足预设的瞬态和稳态性能指标，同时考虑系统控制信号的幅度及其... 详细信息

针对输入幅值以及输入变化率受限的机械臂轨迹跟踪控制问题，设计了一种新的鲁棒自适应预设性能控制方案。相关控制策略采用嵌套平滑饱和函数约束系统状态以确保闭环系统满足预设的瞬态和稳态性能指标，同时考虑系统控制信号的幅度及其变化率的限制，避免系统因控制信号发生突变对系统稳定性产生影响。此外，由于无需对不确定动力学进行估计或者补偿，所提出的控制算法复杂度低，增益选择简单，易于在机械臂系统中实现。最后，通过对机械臂模型进行仿真验证所提出方法的有效性和可行性。

关键词：输入饱和输入变化率受限预设性能控制自适应控制

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

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四旋翼无人机预设性能自适应PID控制

控制工程 2024年第5期31卷 865-875页

作者：王安琪李俊丽夏国锋陈河江昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500

针对四旋翼飞行器在轨迹跟踪过程中存在建模误差和外界干扰问题,设计了一种双闭环控制系统。内环姿态环采用自适应PID算法,用滑模算法作为自适应机制,结合梯度下降法克服传统PID需要手动调节参数的问题,并用RBF神经网络消除滑模控制过... 详细信息

针对四旋翼飞行器在轨迹跟踪过程中存在建模误差和外界干扰问题,设计了一种双闭环控制系统。内环姿态环采用自适应PID算法,用滑模算法作为自适应机制,结合梯度下降法克服传统PID需要手动调节参数的问题,并用RBF神经网络消除滑模控制过程中产生的抖振现象;外环位置环采用预设性能自适应PID算法,即在自适应PID算法的基础上加上预设性能控制,将误差用预设性能函数进行转换,使系统误差能够始终稳定在预设值,实现位置的快速跟踪;最后用Lyapunov函数证明系统的稳定性。从跟踪的快速性、稳定性和稳态性能方面,由仿真结果对比证明本文所设计的控制算法有很大的优越性,并能对不同形式的外部扰动表现出强抗干扰性。

关键词：四旋翼预设性能控制自适应PID RBF神经网络轨迹跟踪