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输入/状态时滞非线性系统有限时间自适应控制

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输入/状态时滞非线性系统有限时间自适应控制

作者：李广宇辽宁科技大学

学位级别：硕士

对非线性系统而言,因常受到外部干扰以及自身故障的影响,使得对其设计有效控制器较线性系统更困难。此外,由于非线性系统及其环境的复杂性,导致系统表现出时滞特点,使系统的稳定性深受影响,且常规的渐进稳定控制有时难以满足实际系统的... 详细信息

对非线性系统而言,因常受到外部干扰以及自身故障的影响,使得对其设计有效控制器较线性系统更困难。此外,由于非线性系统及其环境的复杂性,导致系统表现出时滞特点,使系统的稳定性深受影响,且常规的渐进稳定控制有时难以满足实际系统的控制要求,适时引入有限时间控制方法来解决此类问题,具有很好的现实意义。基于此,本文将针对包含时滞的非线性系统为被控对象,结合有限时间控制、模糊逻辑控制、反步控制以及李雅普诺夫稳定性理论等,对系统的自适应控制问题和系统稳定性进行详细研究。主要工作及创新如下:(1)针对包含输入时滞的非线性系统,提出了一种自适应控制方法,解决其有限时间跟踪控制问题。首先,使用Pade拟合技术减少输入时滞的干扰,并引入补偿系统保证系统可靠性分析的准确性和控制结果的保守度;其次,引入模糊逻辑控制近似未知函数;最后,针对该系统给出了一种自适应控制策略,以保证系统的有限时间稳定,而且使得闭环信号具有半全局有限时间稳定性。(2)针对一类带有未知状态时滞和执行机构的非线性系统跟踪控制问题,提出了一种有限时间自适应容错控制方法。首先,应用有限覆盖引理和模糊逻辑系统处理了包含状态时滞的非线性函数;其次,基于反步控制法构造了一个自适应容错控制器对执行机构故障进行补偿;最后,通过有限时间稳定性定理分析了系统的稳定性,证明了所提出的控制方法在系统存在执行器故障的情况下,能够在有限时间内稳定,且所有闭环系统信号是半全局有限时间稳定的。(3)为了验证上述所提控制方法的有效性,以包含输入及状态时滞的严格反馈非线性系统为例,进行了仿真实验。实验结果表明在有限时间内系统的输出信号有着良好的跟踪性能,并且跟踪误差被控制在原点附近的邻域内。同时,将有限时间稳定控制方法与Lyapunov渐进稳定控制方法进行了对比实验,结果表明前者的控制效果优于后者。

关键词：非线性系统有限时间输入时滞状态时滞自适应控制

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线性离散状态时滞系统UFIR滤波算法

控制与决策 2017年第6期32卷 1109-1114页

作者：刘飞范雪峰赵顺毅江南大学自动化研究所江苏无锡214122 江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122

针对含状态时滞的线性离散时变状态空间模型,提出一类无偏有限脉冲响应(UFIR)滤波算法.通过构造含有时滞状态的增广系统模型,对原系统进行无时滞转换.利用扩展状态空间模型的思路,将现有UFIR滤波算法推广至含控制输入的状态时滞系统中,... 详细信息

针对含状态时滞的线性离散时变状态空间模型,提出一类无偏有限脉冲响应(UFIR)滤波算法.通过构造含有时滞状态的增广系统模型,对原系统进行无时滞转换.利用扩展状态空间模型的思路,将现有UFIR滤波算法推广至含控制输入的状态时滞系统中,并进一步求解相应的迭代形式,保留类Kalman算法快速计算的特点.通过仿真例子表明了所提出算法的有效性.

关键词：状态时滞增广状态状态估计 FIR滤波器

一类状态时滞广义串级控制系统的H_∞镇定(英文)

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控制理论与应用 2013年第6期30卷 753-759页

作者：杜昭平岳东胡松林张美生华中科技大学控制科学与工程系湖北武汉430074 山东建筑大学校长办公室山东济南250101

针对一类具有状态时滞的广义串级控制系统,研究其H。。控制问题.考虑到当非零扰动作用于系统时采用静态反馈控制对于被控对象的输出具有不足性,从而将串级控制应用于具有状态时滞的广义系统中,并且建立了闭环广义串级控制系统新的模型.... 详细信息

针对一类具有状态时滞的广义串级控制系统,研究其H。。控制问题.考虑到当非零扰动作用于系统时采用静态反馈控制对于被控对象的输出具有不足性,从而将串级控制应用于具有状态时滞的广义系统中,并且建立了闭环广义串级控制系统新的模型.提出的方法着重在于串级控制在广义系统中的应用.利用线性矩阵不等式方法得到了相应系统正则、无脉冲和稳定的条件,并进一步利用得到的条件给出了相应的H。。稳定控制器设计方法.最后通过仿真实例说明了所提方法的有效性.

关键词： H∞控制广义系统串级控制状态时滞

具有输入与状态时变时滞线性系统的鲁棒H_∞控制

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哈尔滨工程大学学报 2014年第5期35卷 585-588,641页

作者：侯晓丽邵诚李永凤郑州轻工业学院数学与信息科学系河南郑州450002 大连理工大学电信学院辽宁大连116085

针对具有输入与状态时变时滞的线性系统研究其鲁棒控制问题,依据自由权矩阵技巧,在没有任何不等式放缩的情况下,利用Lyapunov稳定性定理,得到了没有任何保守性的时滞依赖渐近稳定充分条件;所用方法对时滞的导数没有任何限制,适合任何慢... 详细信息

针对具有输入与状态时变时滞的线性系统研究其鲁棒控制问题,依据自由权矩阵技巧,在没有任何不等式放缩的情况下,利用Lyapunov稳定性定理,得到了没有任何保守性的时滞依赖渐近稳定充分条件;所用方法对时滞的导数没有任何限制,适合任何慢变或快变系统。最后通过数值算例与其他文献结果进行比较,说明该方法的优越性。

关键词：输入时滞状态时滞自由权矩阵时滞依赖鲁棒控制

含状态时滞的非线性间歇过程迭代学习控制研究

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系统工程与电子技术 2011年第2期33卷 380-384页

作者：孙瑜夏鹏林辉南京理工大学自动化学院江苏南京210094 西北工业大学自动化学院陕西西安710072

在迭代学习控制(iterative learning control,ILC)理论的研究中,常见的初始条件是迭代初值与期望初值一致,或者迭代初值固定。研究了含状态时滞的非线性间歇过程,其系统初值在期望初值一定范围内随机变化且存在可量测重复性扰动下的迭... 详细信息

在迭代学习控制(iterative learning control,ILC)理论的研究中,常见的初始条件是迭代初值与期望初值一致,或者迭代初值固定。研究了含状态时滞的非线性间歇过程,其系统初值在期望初值一定范围内随机变化且存在可量测重复性扰动下的迭代学习控制问题。提出了采用带变遗忘因子的开环PD型迭代学习控制算法,给出了谱半径形式的收敛条件,并应用算子理论进行收敛性证明,给出了间歇非线性控制时滞过程仿真实例。研究结果说明了该算法的有效性。

关键词：状态时滞间歇过程迭代学习控制遗忘因子算子理论

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非匹配不确定和状态时滞扰动下的车道线保持

控制理论与应用 2012年第3期29卷 389-394页

作者：李玮段建民龚建伟北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124 北京理工大学智能车辆研究所北京100081

针对车道线保持控制中存在的不确定性扰动及时滞问题,提出一种自校正滑模控制方法.该方法利用线性矩阵不等式理论给出滑动模态存在的充分条件;系统在滑动模态下对于存在的非匹配不确定性扰动以及状态时滞具有完全不变性.接下来引入双极... 详细信息

针对车道线保持控制中存在的不确定性扰动及时滞问题,提出一种自校正滑模控制方法.该方法利用线性矩阵不等式理论给出滑动模态存在的充分条件;系统在滑动模态下对于存在的非匹配不确定性扰动以及状态时滞具有完全不变性.接下来引入双极性sigmoid函数代替常规滑模控制中的符号函数并设计自校正律;在自校正律的作用下使sigmoid函数的边界层厚度以及切换增益可根据系统状态进行自适应调节,从而达到削弱控制器输出抖振的目的.基于Lyapunov理论对该方法的稳定性进行了证明,最后通过车辆的车道线保持仿真实验对该控制方法的可行性及有效性进行了验证.

关键词：非匹配状态时滞车道保持滑模控制 Lyapunov方法

含状态时滞及执行器饱和不确定系统反馈镇定及L_2增益分析

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控制理论与应用 2007年第3期24卷 475-479页

作者：魏爱荣王玉振赵克友山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 青岛大学自动化工程学院山东青岛266071

研究了具有控制饱和状态时滞不确定系统的L2控制问题,提出了状态反馈方法,利用Lyapunov函数可获得时滞相关的线性矩阵不等式.线性矩阵不等式条件可保证闭环系统无干扰时鲁棒内稳定性和在某椭球内预先给定的有干扰时L2性能水平,该不等式... 详细信息

研究了具有控制饱和状态时滞不确定系统的L2控制问题,提出了状态反馈方法,利用Lyapunov函数可获得时滞相关的线性矩阵不等式.线性矩阵不等式条件可保证闭环系统无干扰时鲁棒内稳定性和在某椭球内预先给定的有干扰时L2性能水平,该不等式通过引入辅助矩阵解除了执行器饱和对系统的影响而更易于实现且减小了保守性.采用线性矩阵不等式技术,将控制器存在的充分条件转化为凸优化问题.在此基础上设计了系统的状态反馈控制器,最后用数值仿真验证了所提出方法的可行性.

关键词：执行器饱和 L2增益状态时滞线性矩阵不等式

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非线性多状态时滞系统容错保性能控制

南京工程学院学报（自然科学版） 2022年第4期20卷 24-30页

作者：温秀平耿冉冉南京工程学院工业中心、创新创业学院江苏南京211167

针对一类具有多个状态时滞的非线性连续系统,在假设非线性函数满足Lipschitz条件的前提下,研究执行器发生失效故障时系统的容错控制问题;针对故障闭环系统采用线性矩阵不等式方法分别设计容错控制器和容错保性能控制器,给出故障闭环系... 详细信息

针对一类具有多个状态时滞的非线性连续系统,在假设非线性函数满足Lipschitz条件的前提下,研究执行器发生失效故障时系统的容错控制问题;针对故障闭环系统采用线性矩阵不等式方法分别设计容错控制器和容错保性能控制器,给出故障闭环系统渐进稳定的充分条件,并利用Lyapunov稳定性理论证明故障闭环系统的渐进稳定性;通过具体数值算例验证所设计的容错控制器和容错保性能控制器的容错效果.仿真结果表明,所设计的容错控制器和容错保性能控制器不仅可以保证执行器正常工作时系统的渐进稳定性,还可以在发生故障时使故障闭环系统达到渐进稳定,且收敛速度快,容错保性能控制器还可以同时满足二次型性能指标.

关键词：非线性连续系统状态时滞执行器故障容错控制保性能控制线性矩阵不等式

状态时滞时变离散时间系统的最优预见控制器设计

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北京科技大学学报 2012年第2期34卷 211-216页

作者：廖福成徐玉洁北京科技大学数理学院北京100083 北京科技大学自动化学院北京100083

研究了一类具有状态时滞的时变离散时间系统的最优预见控制问题.所用的方法仍然是通过引入差分算子构造扩大误差系统.首先克服了差分算子不是线性算子的困难,成功构造了扩大误差系统.然后通过提升技术,把系统转化为形式上没有时滞的普... 详细信息

研究了一类具有状态时滞的时变离散时间系统的最优预见控制问题.所用的方法仍然是通过引入差分算子构造扩大误差系统.首先克服了差分算子不是线性算子的困难,成功构造了扩大误差系统.然后通过提升技术,把系统转化为形式上没有时滞的普通控制系统.最后通过引入可预见的目标值信号信息,得到最终的扩大误差系统.从这个扩大误差系统出发,利用时变系统最优控制的有关结果,设计处理原系统的带有预见作用的控制器.利用矩阵分解,把需要求解的高阶Riccati方程转化成一个低阶的Riccati方程.仿真实例表明了该设计方法的有效性.

关键词：状态时滞时变系统最优控制预见控制