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带有非线性边界和扰动输入的波动方程的输出反馈控制

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控制理论与应用 2023年

作者：张亚超刘军军太原理工大学数学学院

无穷维系统的输出反馈控制是控制理论中重要的研究课题,相对于线性边界输入而言,非线性边界条件更多应用于实际的数学模型中,容易引起各种不同的动力学行为,如混沌声振动、倍周期分岔、方波等.本文研究了左端具有非线性位移边界条件,右... 详细信息

无穷维系统的输出反馈控制是控制理论中重要的研究课题,相对于线性边界输入而言,非线性边界条件更多应用于实际的数学模型中,容易引起各种不同的动力学行为,如混沌声振动、倍周期分岔、方波等.本文研究了左端具有非线性位移边界条件,右端带有总扰动输入的一维波动方程的输出反馈镇定问题.首先,利用算子半群理论证明了开环系统的适定性;其次,由于内部非线性项和外部扰动的存在,通过构造无穷维扰动估计器,证明了该估计器能够实时在线估计总扰动;紧接着,借助于原系统的量测输出信号设计状态观测器,构造输出反馈控制器并得到了闭环系统;最后,证明了该闭环系统的适定性和渐近稳定性.

关键词：波动方程非线性边界条件干扰估计器输出反馈稳定

基于自适应神经网络的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

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控制工程 2023年第7期30卷 1267-1275页

作者：陈丰毅解明扬张民王从庆伍乃骐南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 澳门科技大学工程科学系中国澳门999078

四旋翼无人机在飞行过程中易受到难测量的非线性多源干扰,进而影响系统的稳定性和控制精度。针对此问题,提出了一种基于自适应神经网络的鲁棒轨迹跟踪控制策略。首先,将四旋翼无人机的跟踪问题转化为对位置子系统和姿态子系统的期望指... 详细信息

四旋翼无人机在飞行过程中易受到难测量的非线性多源干扰,进而影响系统的稳定性和控制精度。针对此问题,提出了一种基于自适应神经网络的鲁棒轨迹跟踪控制策略。首先,将四旋翼无人机的跟踪问题转化为对位置子系统和姿态子系统的期望指令跟踪控制问题,针对2个子系统设计基于干扰估计器的控制策略,使系统快速逼近期望轨迹;其次,针对干扰估计器存在估计误差问题,在位置子系统引入了自适应神经网络补偿,实现非线性多源干扰的高精度补偿;最后,通过仿真与实验验证所提控制策略的性能。实验结果表明,所提控制策略在快时变干扰下仍然能够实现期望轨迹跟踪控制,风扰环境下悬停和圆形轨迹跟踪的位置控制精度分别达到0.02m和0.1m,姿态控制精度达到0.1°。

关键词：四旋翼无人机轨迹跟踪控制神经网络干扰估计器鲁棒控制

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存在外界干扰的连续系统离散自适应滑模控制

控制与决策 2005年第11期20卷 1317-1320页

作者：蔡素芬李文林解放军信息工程大学理学院郑州450001 河南师范大学数学与信息科学学院河南新乡453002

针对存在外界干扰的连续系统,讨论了状态空间模型的离散自适应滑模控制.引入δ算子使离散化后的系统接近于原来的连续系统,并引入干扰估计器得到干扰的近似估计值,使所选的控制律得以实现.当参数未知时,用干扰估计值代替未知干扰,避免... 详细信息

针对存在外界干扰的连续系统,讨论了状态空间模型的离散自适应滑模控制.引入δ算子使离散化后的系统接近于原来的连续系统,并引入干扰估计器得到干扰的近似估计值,使所选的控制律得以实现.当参数未知时,用干扰估计值代替未知干扰,避免了干扰对自适应控制律的影响,从而保证了闭环系统的稳定性.

关键词：离散系统滑动模态控制干扰估计器自适应控制律

切换通信拓扑下线性多智能体系统的鲁棒协同输出跟踪控制

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计算机应用 2014年第6期34卷 1653-1656,1670页

作者：孙玮西南财经大学信息与教育技术中心成都611130

针对存在外界扰动一类线性多智能体系统,设计了一种鲁棒的分布式输出跟踪控制器。该算法适用于智能体之间的通信拓扑有向且可能时变(切换)的情况。控制器结构包括两部分:第一部分可以保证跟踪误差在理想情况下(不存在外界干扰的情况)一... 详细信息

针对存在外界扰动一类线性多智能体系统,设计了一种鲁棒的分布式输出跟踪控制器。该算法适用于智能体之间的通信拓扑有向且可能时变(切换)的情况。控制器结构包括两部分:第一部分可以保证跟踪误差在理想情况下(不存在外界干扰的情况)一致指数收敛;另一部分用来抵消或减弱实际存在的外界干扰效应。数学上证明了该控制器可以完全抑制常值干扰的影响,即在存在常值干扰的情况下,跟踪误差依然渐近收敛到零;而对于其他类型的导数有界干扰,通过选择设计参数可以保证跟踪误差的最终界可以任意小。最后,通过一个数值仿真实例,验证了这两方面的结论。

关键词：多智能体系统分布式控制干扰抑制切换通信拓扑干扰估计器

约束条件下多运动体位置跟踪鲁棒控制算法研究

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载人航天 2013年第5期19卷 80-84页

作者：孟长胡磊魏婷婷电子科技大学航空航天学院成都611731

针对存在执行器饱和限制和干扰影响的智能体,提出一种无速度测量的多智能体位置跟踪的鲁棒分布式控制算法。其中:一部分是作为保证系统一致渐进稳定的稳定器,即一种有界且没有速度反馈的多智能体位置跟踪算法,另一部分是抑制不确定因素... 详细信息

针对存在执行器饱和限制和干扰影响的智能体,提出一种无速度测量的多智能体位置跟踪的鲁棒分布式控制算法。其中:一部分是作为保证系统一致渐进稳定的稳定器,即一种有界且没有速度反馈的多智能体位置跟踪算法,另一部分是抑制不确定因素的干扰估计器。通过对干扰估计误差和位置跟踪误差的分析,从理论上验证了算法的准确性。最后利用Simulink仿真实例说明了这种控制方案的可行性。

关键词：无速度反馈位置跟踪踪鲁棒控制算法执行器饱和干扰估计器

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多约束条件下多运动体协同控制技术研究

多约束条件下多运动体协同控制技术研究

作者：孟长电子科技大学

学位级别：硕士

在军用航空领域,随着对飞行器系统任务效能要求的不断提升和飞行环境的愈加复杂化,利用多种/多个飞行器协同完成任务的模式具有重要的实际意义,这进而推动了多运动体协同控制理论和技术的快速发展。然而,多运动体协同控制技术的研究目... 详细信息

在军用航空领域,随着对飞行器系统任务效能要求的不断提升和飞行环境的愈加复杂化,利用多种/多个飞行器协同完成任务的模式具有重要的实际意义,这进而推动了多运动体协同控制理论和技术的快速发展。然而,多运动体协同控制技术的研究目前存在三方面的不足:1)较少考虑实际运动体模型中的不确定性,即控制律设计条件中往往假设运动体的动力学模型完全已知或不受外界干扰;2)控制律设计往往忽略了作动器饱和这种实际约束;3)往往假设运动体的所有状态信息都是精确可测的。对此,本论文研究多约束条件下多运动体的鲁棒分布式协同控制技术,并把相关的鲁棒控制技术应用到多飞行器协同控制问题中。具体来讲,本论文完成的工作主要包括以下三个部分。(1)借助于图论知识,描述多个运动体之间的信息交换拓扑;根据牛顿第二定律,建立二阶系统模型;基于该模型,考虑每个运动体的作动器饱和约束,针对有无速度测量两种条件,分别设计位置一致性跟踪控制律(状态反馈和输出反馈)。理论证明了闭环系统跟踪误差的收敛性,并通过仿真检验了相关结论。(2)考虑运动体动力学方程的受扰特性,分别针对有无速度测量两种条件设计了鲁棒的位置一致性跟踪控制律。该控制律结构上包括稳定器和干扰估计器两部分。借助于李亚普诺夫第二法、拉塞尔不变集原理和barbalat?引理证明误差系统是小信号L?稳定和局部输入状态稳定的,并证明了干扰估计器的引入能有效抑制运动体质量摄动和外界干扰对系统跟踪精度的影响。通过仿真,对比了补偿前后跟踪误差的最终界。同时,探讨了干扰估计器阶数对系统跟踪精度的影响。(3)利用全局坐标变换、反馈线性化技术、以及针对双积分系统的设计结果,分别针对多飞行器协同定点打击、协同移动目标跟踪,编队飞行三种作战任务,设计相应的鲁棒飞行控制律。通过数值仿真,验证了这三种作战模式下控制律的有效性,检验了干扰补偿对飞行过程中外界扰动的抑制性能。

关键词：多运动体系统协同控制干扰估计器作动器饱和鲁棒控制