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输入时滞非线性系统的新型动态面Funnel控制

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控制理论与应用 2022年第8期39卷 1426-1432页

作者：王清华刘烨张桂林李洪芹刘海珊上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620 山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590

本文针对一类带有输入时滞的不确定非线性系统,提出了新型动态面Funnel控制方案.首先设计补偿动态变量将输入时滞系统转换成无时滞的系统,仅需在递归控制的最后一步补偿,从而优化了控制器设计过程.其次,构造Funnel函数,使系统的瞬态和... 详细信息

本文针对一类带有输入时滞的不确定非线性系统,提出了新型动态面Funnel控制方案.首先设计补偿动态变量将输入时滞系统转换成无时滞的系统,仅需在递归控制的最后一步补偿,从而优化了控制器设计过程.其次,构造Funnel函数,使系统的瞬态和稳态跟踪误差被限制在给定边界内.最后,提出新型非线性动态面控制方法,不仅避免了自适应反推控制中的“微分爆炸”问题,而且消除了边界层误差,使得系统的跟踪误差最终渐近收敛到零.理论分析表明该闭环系统的所有信号一致最终有界,仿真结果验证了该控制方案的有效性.

关键词：自适应控制动态面控制输入时滞神经网络 Funnel

含输入时滞的电动汽车悬架系统有限频域振动控制的研究

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振动与冲击 2016年第11期35卷 130-137页

作者：陈长征王刚于慎波沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 辽宁省振动噪声控制技术工程研究中心沈阳110870

由于轮毂电机驱动的电动汽车的驱动系统安装在轮毂处,使得汽车悬架系统簧下质量增加,造成舒适性变差及电机轴承磨损严重等问题。基于上述现象,并综合考虑控制回路的输入时滞及参数摄动因素,研究了该类悬架系统的有限频域动态输出反馈振... 详细信息

由于轮毂电机驱动的电动汽车的驱动系统安装在轮毂处,使得汽车悬架系统簧下质量增加,造成舒适性变差及电机轴承磨损严重等问题。基于上述现象,并综合考虑控制回路的输入时滞及参数摄动因素,研究了该类悬架系统的有限频域动态输出反馈振动控制策略。对比于传统的时滞全频域的H∞控制方法,该方法能在人体对振动较为敏感的频段内取得更好的干扰衰减,同时也能保证相关的时域硬约束。为了降低车身加速度在非簧载模态频率处的奇异值,并减少传递到电机轴承上的力,考虑将动力吸振器(DVA)安装在电机轴承座上。通过Lyapunov-Krasovskii泛函及广义KYP引理,以线性矩阵不等式的形式推导出基于动态输出反馈的控制准则。最后,通过一个数值实例验证该方法在频域及时域的有效性。

关键词：有限频域振动控制主动悬架输入时滞广义KYP引理控制

考虑输入时滞的舵机伺服系统自适应指令滤波输出反馈控制

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西安交通大学学报 2024年第3期58卷 149-161页

作者：郭峻秀胡健姚建勇黄玲谭天乐刘宇南京理工大学机械工程学院南京210094 上海航天控制技术研究所上海201108

针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出... 详细信息

针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出舵机伺服系统状态方程,选用梯度下降法设计时滞估计律对未知时滞进行估计;其次,将系统中存在的复杂非线性统一为扰动,选用扩展状态观测器(ESO)加以估计,将观测的系统状态值用于设计控制量实现输出反馈控制;然后,选用指令滤波将高阶求导过程转化为求积分,实现信号滤波以抑制微分噪声;最后,基于Lyapunov-Krasovskii泛函稳定性定理证明控制器实现系统有界稳定。仿真及实验表明,所提的控制方法与传统反步控制方法、自抗扰控制和比例微分积分(PID)控制方法相比,响应时间分别提升了92%、88%和51%,跟踪精度分别提升了90%、84%和26%。

关键词：舵机伺服系统输入时滞输出反馈指令滤波

含有输入时滞的非线性系统的输出反馈采样控制

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自动化学报 2024年第9期50卷 1772-1784页

作者：马倩盛兆明徐胜元南京理工大学自动化学院南京210094

针对含有输入时滞和低阶非线性项的非线性系统,提出一种基于采样机制的无记忆输出反馈控制方法.该方法移除了传统预测控制方法预测映射难以确定的限制,同时避免了时滞依赖方法对过去时刻状态信息的依赖性,在实际中更易实现.首先,根据系... 详细信息

针对含有输入时滞和低阶非线性项的非线性系统,提出一种基于采样机制的无记忆输出反馈控制方法.该方法移除了传统预测控制方法预测映射难以确定的限制,同时避免了时滞依赖方法对过去时刻状态信息的依赖性,在实际中更易实现.首先,根据系统输出在采样时刻的信息,利用加幂积分技术和齐次占优思想设计了无记忆输出反馈采样控制器.然后,利用齐次系统理论提出了闭环系统的稳定性条件.最后,仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性.

关键词：无记忆采样控制输出反馈低阶非线性项输入时滞

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针对输入时滞的桥式起重机鲁棒控制

自动化学报 2019年第6期45卷 1065-1073页

作者：何博方勇纯卢彪, 南开大学机器人与信息自动化研究所

针对工业桥式起重机输入信号存在时滞的问题,本文设计了一种鲁棒跟踪控制器.具体而言,本文通过分析欠驱动桥式起重机的特性,引入辅助系统,将时滞模型等效为不存在时滞的模型.在此基础上,考虑系统参数的不确定性,设计了一种鲁棒跟踪控制... 详细信息

针对工业桥式起重机输入信号存在时滞的问题,本文设计了一种鲁棒跟踪控制器.具体而言,本文通过分析欠驱动桥式起重机的特性,引入辅助系统,将时滞模型等效为不存在时滞的模型.在此基础上,考虑系统参数的不确定性,设计了一种鲁棒跟踪控制器.本文使用基于Lyapunov理论的稳定性分析及证明方法,通过建立Lyapunov-Krasovskii (LK)方程证明了位置跟踪误差以及摆角可以在有限时间内收敛到一个界内,且界的大小与控制增益负相关.完成控制器设计后,将其与工业上常用的比例–积分–微分(Proportion-integration-differentiation, PID)控制方法进行比较.仿真及实验结果表明,本文所设计的控制器优于PID控制器,具有良好的控制性能.

关键词：桥式起重机输入时滞鲁棒控制 Lyapunov方法

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一类具输入时滞的分布参数系统移动控制

系统工程与电子技术 2020年第11期42卷 2600-2606页

作者：付焕森崔宝同庄波张建中江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 泰州学院船舶与机电工程学院江苏泰州225300 泰山学院数学与统计学院山东泰安271000

基于移动传感器/执行器网络,研究了一类具有输入时滞的分布参数系统稳定性控制问题。利用抽象发展方程理论、算子半群理论和Lyapunov稳定性定理,设计系统的反馈控制器;再结合移动传感器/执行器的动力学行为,设计其控制力。证明了在反馈... 详细信息

基于移动传感器/执行器网络,研究了一类具有输入时滞的分布参数系统稳定性控制问题。利用抽象发展方程理论、算子半群理论和Lyapunov稳定性定理,设计系统的反馈控制器;再结合移动传感器/执行器的动力学行为,设计其控制力。证明了在反馈控制器和控制力的作用下,分布参数系统在具输入时滞情况下是渐近稳定的。通过数值仿真实验表明,不同的输入时滞,对系统的稳定效果有一定的影响,但在控制力的作用下,系统都能趋于稳态,说明本文中对于具有输入时滞的分布参数系统的控制策略是有效的。

关键词：移动传感器/执行器网络输入时滞分布参数系统移动控制力

单自由度主动磁悬浮轴承-转子系统输入时滞稳定性研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2023年第6期50卷 127-136页

作者：金超武马彦超周瑾徐园平叶周铖南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了研究控制器的输入时滞对主动磁悬浮轴承-转子系统稳定性与动态性能的影响,建立具有输入时滞的主动磁悬浮轴承-转子系统等效模型,并通过分析系统内Hopf分岔的存在性条件得到主动磁悬浮轴承-转子系统失稳时临界时滞的近似值.利用MATLA... 详细信息

为了研究控制器的输入时滞对主动磁悬浮轴承-转子系统稳定性与动态性能的影响,建立具有输入时滞的主动磁悬浮轴承-转子系统等效模型,并通过分析系统内Hopf分岔的存在性条件得到主动磁悬浮轴承-转子系统失稳时临界时滞的近似值.利用MATLAB/Simulink仿真分析控制参数对系统稳定性的影响,进一步验证Hopf分岔的存在性,从系统幅频特性和相频特性的角度探究输入时滞对闭环系统抑制外部干扰能力的影响规律,对仿真内容进行实验验证.结果表明,输入时滞的增加导致系统发生Hopf分岔,并使闭环系统的幅频响应曲线峰化现象加剧,降低系统的稳定性.对于PID控制器来说,增大比例增益、减小微分增益将放大输入时滞对系统稳定性的影响.

关键词：输入时滞主动磁悬浮轴承-转子稳定性 Hopf分岔

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一类含输入时滞非线性系统的干扰观测器控制

自动化学报 2014年第9期40卷 1882-1888页

作者：文新宇太原科技大学电子信息工程学院太原030024

基于干扰观测器控制(Disturbance-observer-based control,DOBC)作为一种有效的干扰补偿策略取得了广泛的应用.然而,当干扰和控制输入不能在同一时刻进入控制通道时,外部信号很难得到实时估计和补偿.提出一种复合DOBC结构,包括干扰观测... 详细信息

基于干扰观测器控制(Disturbance-observer-based control,DOBC)作为一种有效的干扰补偿策略取得了广泛的应用.然而,当干扰和控制输入不能在同一时刻进入控制通道时,外部信号很难得到实时估计和补偿.提出一种复合DOBC结构,包括干扰观测、干扰预测和反馈调节三个部分.该方法的特点是即使一类非线性系统存在输入时滞,同样可以继承传统DOBC的优点.最后,通过构造辅助观测器给出了预测误差以及复合闭环系统的稳定性分析方法.

关键词：干扰观测器干扰预测辅助观测器输入时滞

一类输入时滞的线性时滞系统的自适应H~∞控制

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系统工程理论与实践 2006年第3期26卷 61-67页

作者：柴琳费树岷东南大学自动控制系自动化研究所江苏南京210096

针对一类带输入时滞且状态时滞常数未知的线性时滞系统,基于LMI方法,采用一种基于“descriptor form”的Lyapunov-Krasovskii函数和带记忆的状态反馈控制,设计了一种带未知时滞估计项的记忆型状态反馈控制器,给出了针对未知状态时滞参... 详细信息

针对一类带输入时滞且状态时滞常数未知的线性时滞系统,基于LMI方法,采用一种基于“descriptor form”的Lyapunov-Krasovskii函数和带记忆的状态反馈控制,设计了一种带未知时滞估计项的记忆型状态反馈控制器,给出了针对未知状态时滞参数的自适应控制的H∞控制器设计方案,并对系统的稳定性进行了证明.

关键词：输入时滞线性矩阵不等式基于“descriptor form”的Lyapunov-Krasovskii 自适应控制 H无穷控制