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输入受限四旋翼飞行器的模糊自适应动态面轨迹跟踪控制

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控制与决策 2019年第7期34卷 1401-1408页

作者：沈智鹏曹晓明大连海事大学船舶电气工程学院

针对输入受限条件下四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种模糊自适应动态面轨迹跟踪控制方法。该方法设计干扰观测器估计位置模型中复合扰动项,利用模糊系统逼近姿态模型中不确定... 详细信息

针对输入受限条件下四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种模糊自适应动态面轨迹跟踪控制方法。该方法设计干扰观测器估计位置模型中复合扰动项,利用模糊系统逼近姿态模型中不确定项和外界干扰,并引入双曲正切函数和辅助系统处理输入受限问题,结合反演法和动态面技术设计轨迹跟踪控制器,以降低控制算法的复杂性,最后选取李雅普诺夫函数证明闭环系统所有信号一致最终有界。应用大疆M100飞行器模型进行仿真验证,结果表明所设计的控制器能够有效处理模型动态不确定和未知外界干扰问题,避免飞行器工作过程中因输入饱和导致执行器失效现象,精确地完成轨迹跟踪控制任务。

关键词：四旋翼飞行器输入受限模糊自适应干扰观测器动态面控制轨迹跟踪控制

输入受限情况下基于Hamilton系统的风力发电机组协同控制

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中国电机工程学报 2022年第13期42卷 4884-4895页

作者：吴忠强侯林成曹碧莲胡晓宇马博岩工业计算机控制工程河北省重点实验室(燕山大学) 河北省秦皇岛市066000

针对风力发电复杂非线性系统,在输入受限情况下,研究风力机如何实现变风速运行下的最大风能捕获,使其工作在最佳功率曲线,以提高风能利用率,并探究多风力机的协同控制问题。建立风力发电复杂非线性系统的Hamilton模型,设计预置控制器实... 详细信息

针对风力发电复杂非线性系统,在输入受限情况下,研究风力机如何实现变风速运行下的最大风能捕获,使其工作在最佳功率曲线,以提高风能利用率,并探究多风力机的协同控制问题。建立风力发电复杂非线性系统的Hamilton模型,设计预置控制器实现风力机的最大风能捕获。基于非线性扇区法的饱和函数处理方法,设计一种无记忆状态反馈控制器,实现多风力机的协同控制。实验结果表明在变风速运行且输入受限的情况下,风力发电机组能保持在期望的转速下运行,既实现了变风速条件下的最大风能捕获,又实现了抗输入饱和情况下的多机组协同控制。

关键词： Hamilton系统最大风能捕获输入受限风力发电协同控制

输入受限的非线性系统自适应模糊backstepping控制

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控制理论与应用 2015年第12期32卷 1669-1675页

作者：王永超张胜修曹立佳扈晓翔第二炮兵工程大学自动控制工程系陕西西安710025

针对一类输入受限的非线性系统,提出了一种自适应模糊backsteppig控制器的设计方法.在控制器的设计过程当中,采用模糊系统对不确定非线性函数在线逼近;利用双曲正切函数和Nussbaum函数对系统输入饱和函数进行处理;将动态面法与backstepp... 详细信息

针对一类输入受限的非线性系统,提出了一种自适应模糊backsteppig控制器的设计方法.在控制器的设计过程当中,采用模糊系统对不确定非线性函数在线逼近;利用双曲正切函数和Nussbaum函数对系统输入饱和函数进行处理;将动态面法与backstepping法相结合解决"计算膨胀"的问题.通过Lyapunov理论分析证明了所设计的控制器能够使闭环系统所有信号半全局一致有界(SGUUB).最后应用于高超声速飞行器的攻角跟踪控制中,仿真结果表明该方法的有效性.

关键词：输入受限非线性系统自适应模糊控制 backstepping 高超声速飞行器

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输入受限下多无人机三维协同路径跟踪控制

北京航空航天大学学报 2022年第6期48卷 1038-1049页

作者：刘荣华刘树光张博洋王欢李伟空军工程大学装备管理与无人机工程学院西安710038 空军装备部驻洛阳地区第二军事代表室洛阳471009

针对多无人机在三维空间的协同路径跟踪问题,设计了基于反步法的协同控制器。考虑无人机在飞行过程中的输入饱和问题,加入辅助控制系统,以确保系统在输入受限下仍能保持良好的控制性能。将无人机六自由度非线性模型反馈线性化处理,同时... 详细信息

针对多无人机在三维空间的协同路径跟踪问题,设计了基于反步法的协同控制器。考虑无人机在飞行过程中的输入饱和问题,加入辅助控制系统,以确保系统在输入受限下仍能保持良好的控制性能。将无人机六自由度非线性模型反馈线性化处理,同时考虑无人机飞行时受到的外界不确定扰动及自身模型存在的未建模动态,利用径向基函数在线估计补偿,提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。为了解决反步法需要对虚拟控制量求导导致的控制器复杂问题,引入一阶滤波器,避免对虚拟控制量的求导。利用图论解决无人机机间通信问题,基于一致性理论实现了多无人机的协同控制。基于Lyapunov稳定性理论,证明了系统的稳定性,仿真结果表明,所设计的路径跟踪协同控制器能够达到良好的协同跟踪控制效果。

关键词：多无人机输入受限协同控制路径跟踪反步法

输入受限约束下的无抖振有限时间稳定趋近律设计

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控制与决策 2018年第1期33卷 135-142页

作者：蒲明蒋涛付克昌成都信息工程大学控制工程学院成都610225

首先,证明最新的fal函数趋近律第2项慢于普通幂次项,整体性能弱于普通幂次趋近律,而多幂次项趋近律存在抖振,且在输入受限约束下,不论如何选择初始状态和参数,趋近速度总是慢于单幂次项趋近律;然后,提出输入受限约束下的变指数幂次趋近... 详细信息

首先,证明最新的fal函数趋近律第2项慢于普通幂次项,整体性能弱于普通幂次趋近律,而多幂次项趋近律存在抖振,且在输入受限约束下,不论如何选择初始状态和参数,趋近速度总是慢于单幂次项趋近律;然后,提出输入受限约束下的变指数幂次趋近律,满足无抖振、有限时间趋近到滑模面、提高收敛速度3项指标要求;最后,推导其收敛时间的上界解析式,证明其收敛速度快于现有5种趋近律,并给出参数选择所需的充分条件.仿真结果表明了改进方案的优越性.

关键词：输入受限趋近律无抖振有限时间稳定

输入受限的多旋翼无人机轨迹跟踪鲁棒正定不变集设计

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控制与决策 2021年第4期36卷 857-866页

作者：李志南李卫华王鹏曹越空军工程大学信息与导航学院西安710003

针对输入受限的多旋翼无人机轨迹跟踪问题设计了鲁棒正定不变集.考虑多旋翼无人机的非线性动力学模型、外部不确定干扰以及输入饱和约束等因素,首先设计带有干扰抵消项的非线性控制律以保证无人机轨迹跟踪的稳定性,进而基于线性矩阵不等... 详细信息

针对输入受限的多旋翼无人机轨迹跟踪问题设计了鲁棒正定不变集.考虑多旋翼无人机的非线性动力学模型、外部不确定干扰以及输入饱和约束等因素,首先设计带有干扰抵消项的非线性控制律以保证无人机轨迹跟踪的稳定性,进而基于线性矩阵不等式(LMIs)构造了鲁棒正定不变集.在所设计的控制律作用下,无人机轨迹跟踪误差一旦进入所构造的不变集则将始终处于该集合内,并最终趋于零.理论推导过程与仿真实验结果均验证了以上特性.

关键词：多旋翼无人机外部干扰输入受限鲁棒正定不变集线性矩阵不等式

输入受限的非仿射无人帆船航向系统自适应动态面控制

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控制理论与应用 2019年第9期36卷 1461-1468页

作者：沈智鹏邹天宇郭坦坦大连海事大学船舶电气工程学院

针对输入受限和控制方向未知的无人帆船航向控制问题,考虑系统模型存在动态不确定和未知外界扰动的情况,本文提出一种基于非仿射航向运动数学模型的最小参数自适应递归滑模动态面控制策略.该策略通过Taylor展开方法将非仿射模型转化为... 详细信息

针对输入受限和控制方向未知的无人帆船航向控制问题,考虑系统模型存在动态不确定和未知外界扰动的情况,本文提出一种基于非仿射航向运动数学模型的最小参数自适应递归滑模动态面控制策略.该策略通过Taylor展开方法将非仿射模型转化为具有线性结构的仿射时变系统,采用最小参数学习(minimal learning parameter,MLP)神经网络逼近无人帆船模型不确定部分,并利用双曲正切函数处理控制输入饱和现象,引入Nussbaum函数处理系统中未知控制方向问题,同时综合考虑帆船艏摇角速度误差和航向误差之间关系设计递归滑模动态面舵角控制律,并设计参数自适应律对神经网络逼近误差与复合干扰总和的界进行估计.选取李雅普诺夫函数证明了所设计控制器能够保证航向闭环系统内所有信号的一致最终有界性.最后,基于一艘12 m无人帆船进行仿真验证,结果表明无人帆船航向控制响应速度快,所设计的控制器能有效地处理模型不确定项和风浪等外界扰动,具有较强的鲁棒性.

关键词：无人帆船航向控制非仿射模型控制方向未知输入受限递归滑模动态面

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输入受限的非线性网络系统全局滑模控制

东北大学学报（自然科学版） 2010年第3期31卷 326-329页

作者：王宏伟于驰井元伟东北大学秦皇岛分校河北秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110004

针对动态TCP网络的拥塞问题,在输入受限情况下,基于全局滑模控制理论设计了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法消除了滑模控制的到达阶段,保证网络系统在整个控制过程中的鲁棒性.对于TCP/IP网络中存在的网络模型的不确定、网络参数的时... 详细信息

针对动态TCP网络的拥塞问题,在输入受限情况下,基于全局滑模控制理论设计了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法消除了滑模控制的到达阶段,保证网络系统在整个控制过程中的鲁棒性.对于TCP/IP网络中存在的网络模型的不确定、网络参数的时变性以及非TCP适应流所引起的网络振动,该算法可以获得良好的暂态和稳态响应.仿真结果表明该算法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时维持较小的队列振荡,尤其是在网络条件变化的情况下,该算法优于传统的PI控制和滑模控制.

关键词：全局滑模控制输入受限主动队列管理拥塞鲁棒性

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输入受限的编队卫星分布式姿态协同控制

中国空间科学技术 2011年第1期31卷 16-24,41页

作者：张保群宋申民陈兴林哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心哈尔滨150001

研究了跟踪时变参考姿态情况下的编队飞行卫星协同控制问题,提出了一种非线性饱和的分布式协同控制器。在控制器中引入了一个双曲正切函数向量,保证了连续控制输入的有界性。采用Barbalat引理对姿态跟踪情况下闭环协同控制系统的稳定性... 详细信息

研究了跟踪时变参考姿态情况下的编队飞行卫星协同控制问题,提出了一种非线性饱和的分布式协同控制器。在控制器中引入了一个双曲正切函数向量,保证了连续控制输入的有界性。采用Barbalat引理对姿态跟踪情况下闭环协同控制系统的稳定性进行了分析,得出了系统渐近稳定的结论。通过对各种条件下的仿真,验证了算法的有效性,并确立了编队卫星信息流图的拓扑结构和控制器增益等因素与暂态过程中相对姿态保持性能的关系。

关键词：李雅普诺夫稳定性输入受限姿态协同控制编队飞行卫星