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具有输入时滞的切换非线性系统的神经网络追踪控制

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具有输入时滞的切换非线性系统的神经网络追踪控制

作者：李璐渤海大学

学位级别：硕士

由于连续的动力学、离散动力学和逻辑决策等因素的作用,大量的实际设备都可以被描述成切换系统。本文针对几类切换非线性系统,结合Backstepping设计方法和基于神经网络的自适应控制方法,研究了相应控制器的设计方法及闭环系统的有界性... 详细信息

由于连续的动力学、离散动力学和逻辑决策等因素的作用,大量的实际设备都可以被描述成切换系统。本文针对几类切换非线性系统,结合Backstepping设计方法和基于神经网络的自适应控制方法,研究了相应控制器的设计方法及闭环系统的有界性、收敛性问题。主要工作概括如下:对于一类具有不确定、输入时滞、外部时变干扰的严格反馈切换非线性系统,提出了一种基于神经网络的控制方法。首先,通过构建一个滤波器和虚拟观测器来获得辅助信号。然后,通过运用Backstepping设计方法和神经网络方法,对于所有的子系统构建一个共同的李雅普诺夫函数和一个状态反馈控制。然后,证明闭环系统的所有信号是半全局一致终结有界的,并且追踪误差最终收敛到一个充分小的紧集。最后,通过一个仿真的例子,所提出的方法被验证是有效的。对于一类具有时滞和干扰的多输入多输出不确定非线性切换系统,提出了一个新的基于神经网络的自适应输出追踪控制方法。结合径向基函数神经网络的通用逼近能力和一个改良的多重李雅普诺夫函数方案以及自适应Backstepping递归设计,对所考虑系统提出了一个新颖的自适应神经输出追踪控制设计方法。然后,证明了闭环系统的所有信号是半全局一致终结有界的,并且追踪误差最终收敛到一个充分小的紧集。最后,通过一个仿真的例子,所提出的方法被验证是有效的。

关键词：切换非线性系统 Backstepping方法基于神经网络的控制方法李雅普诺夫函数输入时滞

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具有输入时滞的水下无人航行器运动控制研究

具有输入时滞的水下无人航行器运动控制研究

作者：叶丁绮哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)的关键技术中,运动控制技术是保证UUV执行勘测、侦察任务顺利完成的关键技术之一。时滞因素和模型不确定性因素普遍存在于欠驱动UUV运动控制系统中,通过分析国内外欠驱动UUV运动控制... 详细信息

在水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)的关键技术中,运动控制技术是保证UUV执行勘测、侦察任务顺利完成的关键技术之一。时滞因素和模型不确定性因素普遍存在于欠驱动UUV运动控制系统中,通过分析国内外欠驱动UUV运动控制的研究成果发现,为简化欠驱动UUV运动控制器的设计,通常忽略输入时延因素。然而,对于实时性要求高的欠驱动UUV运动控制系统,即使是较小的输入时滞,也将会造成严重的负面影响。因此,本文对时滞下欠驱动UUV受模型不确定性以及外界干扰的约束下的镇定控制和轨迹跟踪控制问题进行了深入的研究。首先,通过分析欠驱动UUV的运动规律,建立欠驱动UUV的六自由度运动模型,并详细分析了时滞引入对系统控制性能的影响。引入用于时滞系统控制分析的控制理论基础——Lyapunov-Krasovskii稳定性理论,并介绍了时滞系统控制器设计用到的工具(线性矩阵不等式、时滞处理的常用不等式)。归纳总结了引入时滞的欠驱动UUV运动控制器设计必须考虑的约束条件。其次,针对输入时滞约束下的欠驱动UUV三维空间的镇定控制问题,为了更易于工程实现,设计了时滞状态反馈控制器。通过引入自由权矩阵,Moon不等式以及Jensen不等式来降低引入Lyapunov-Krasovskii泛函带来的保守性,进而导出易于求解的LMI形式的稳定条件,并通过对比仿真实验的方式证明了所设计控制律对执行机构输入时滞的鲁棒性。再次,针对输入时滞和模型参数不确定共同约束下的欠驱动UUV三维空间镇定控制,设计了时滞状态反馈镇定控制器。通过分析欠驱动UUV参数不确定性的来源,考虑欠驱动UUV惯性矩阵系数的摄动。在此条件下,改进时滞状态反馈控制器,给出能保证系统的一致渐近稳定的状态反馈控制律,并通过LMI方法来求解状态反馈控制器的增益系数。设计了参数摄动范数有界下的时滞镇定控制对比仿真实验,结果说明了所设计控制律对参数摄动的鲁棒性。最后,针对输入时滞、模型参数不确定性和外界干扰共同约束下的欠驱动UUV轨迹跟踪控制问题,设计了积分滑模控制器。为便于讨论,对欠驱动UUV输入时滞模型进行简化,将系统划分为由运动学子系统和动力学子系统组成的级联系统,并建立轨迹跟踪位姿和速度误差方程。基于级联系统控制器的设计方法,分别针对轨迹跟踪位置和速度误差设计积分时滞滑模控制律。通过构造合适形式的Lyqpunov-Krasovskii泛函分析子系统的稳定性,并给出LMI形式的全局稳定性结论。针对UUV时滞设计了对比仿真实验,仿真结果表明所提控制律实现了欠驱动UUV对期望轨迹快速且平稳的跟踪。

关键词：输入时滞欠驱动水下无人航行器轨迹跟踪镇定控制

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考虑输入时滞的船舶航迹控制设计

考虑输入时滞的船舶航迹控制设计

作者：吴锦润大连海事大学

学位级别：硕士

船舶航迹控制器是船舶远洋航行中不可或缺的一部分,不仅可以有效减小舵手的工作强度,更是船舶安全航行的关键。而直线航迹控制是航迹控制中常见的控制策略,有着重要的研究和实际意义。然而船舶在航行时,船舶舵机中存在着由于信号处理、... 详细信息

船舶航迹控制器是船舶远洋航行中不可或缺的一部分,不仅可以有效减小舵手的工作强度,更是船舶安全航行的关键。而直线航迹控制是航迹控制中常见的控制策略,有着重要的研究和实际意义。然而船舶在航行时,船舶舵机中存在着由于信号处理、传输、机械传动等产生的时滞现象,导致舵手或自动舵下发的舵令不能实时的控制舵机,产生了输入时滞的问题。而输入时滞的存在会显著增大控制系统的超调量,增加控制器到达稳定的时间,降低控制器的控制效果,甚至导致控制系统不稳定。针对船舶运动中出现的输入时滞问题,本文利用非奇异线性变换,将存在输入时滞的系统转换为不含有输入时滞项的系统,再利用L-K稳定性定理和滑模变结构控制相结合的方法设计控制器,使船舶直线航迹在不同吃水深度和不同外界干扰下,均能精准,稳定且快速的跟踪上设定航迹值,对存在输入时滞的船舶控制直线航迹控制系统有良好的控制效果。本文主要的创新点如下:(1)利用的非奇异线性变换后的系统与原系统存在相同极点,有同样稳定性的特性,将存在输入时滞特性的船舶直线航迹模型转换为不含有输入时滞的系统,并利用该系统来设计直线航迹稳定控制器;(2)针对时滞系统存在稳定性分析困难的问题,本文通过Lyapyunov-Krasovskii稳定性定理来对控制系统进行稳定性证明,证明了本文所提出的控制器能够在有限的时间内收敛;(3)使用全局积分滑模控制器,且将控制器中引入系统的初始值,引入后不仅可以减小系统的稳态误差,而且可以使控制系统在任意初始状态下都可在滑模面上逼近系统,消除了到达滑模面的过程。最后在考虑不同的船舶载重、吃水深度和外界风、流干扰的影响下进行了计算机MATLAB仿真,验证了本文所提出的控制器具有良好的超前性能,可以良好的克服输入时滞存在的超调大,稳定晚的问题。且能使直线航迹偏差在有限时间内收敛,较为稳定的跟踪设定航迹。同时保证舵角平滑,没有超调和抖振现象存在,符合实际的船舶运行规律。

关键词：直线航迹控制输入时滞滑模控制 L-K稳定性定理

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含输入时滞不确定切换系统的鲁棒镇定

含输入时滞不确定切换系统的鲁棒镇定

作者：武挽月沈阳师范大学

学位级别：硕士

切换系统是一类极重要的混合系统,它通常是由一组连续或离散的子系统和一个切换规则组合而成。此切换规则是一个依赖于状态和时间的分段函数,它决定了子系统间的切换方式,并且此方式会对系统的稳定性能产生一定的影响,故切换规则的设计... 详细信息

切换系统是一类极重要的混合系统,它通常是由一组连续或离散的子系统和一个切换规则组合而成。此切换规则是一个依赖于状态和时间的分段函数,它决定了子系统间的切换方式,并且此方式会对系统的稳定性能产生一定的影响,故切换规则的设计非常重要。本文主要是通过设计相应的状态反馈控制器,使系统达到稳定状态,并得到所对应的切换规则。对不确定项的处理做了合理的假设,并降低系统的保守性。与此同时,时滞历来是控制理论研究的热点问题,对于时滞切换系统,因为时滞和切换均是影响系统稳定性的重要因素,二者存在同一系统中可能出现更复杂的动力学现象。时滞主要包括两种情况:状态时滞、输入时滞。本文主要讨论含不同形式的输入时滞和状态时滞的不确定切换系统的鲁棒镇定问题,主要研究内容如下:1.对于含有定常输入时滞的不确定切换系统,主要研究了它的鲁棒镇定问题,并得到相应切换规则。首先在原有Artstein提出的还原法基础上,对该系统进行深入分析,得到了一种适合此系统的改进还原法,这种改进还原法可以将原时滞系统转换为无时滞系统,方便研究;接着设计状态反馈控制器及Lyapunov泛函,运用多Lyapunov函数方法及相应引理处理不确定性,使系统达到稳定状态;最后给出了一种通过求解LMI的状态反馈控制器的设计方法和系统在控制器作用下稳定的充分条件。2.对于含有时变输入时滞的不确定切换系统,主要研究了它的鲁棒镇定问题,并得出相应切换规则。先是设计状态反馈控制器,选取增广形式的Lyapunov泛函,大大降低了系统的保守性,在推导过程中应用Jensen积分不等式和倒数凸组合方法对Lyaounov函数的导数进行估计,正确应用引理对不确定项进行放缩,从而使系统达到了稳定状态,最后得到以LMI的形式给出系统稳定的充分条件,方便计算,适用范围广泛。3.对于同时含时变输入时滞和时变状态时滞的不确定切换系统,主要研究了它的鲁棒镇定问题,并得出相应的切换规则。第一步设计状态反馈控制器,利用Leibniz-Newton公式将系统的形式做出改变;接着选取时滞分割形式的Lyapunov-Krasovskii泛函,分四种情况讨论了系统的镇定问题,并且四种结果所用原理相同,计算过程与结果与时滞变化率无关;最终得到系统稳定的充分条件。

关键词：切换系统输入时滞还原算法增广Lyapunov泛函分割时滞

带有输入时滞的周期时变扰动系统的自适应渐近跟踪控制

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带有输入时滞的周期时变扰动系统的自适应渐近跟踪控制

作者：严晓曼安庆师范大学

学位级别：硕士

在实际的控制系统中,如电力系统、通信系统、网络传输系统、机械控制系统以及工业系统等等,都广泛存在非线性不确定性和时滞问题,这两类问题的出现会使得控制系统的性能及稳定性受到影响。因此,针对非线性时滞控制系统,其研究具有一定... 详细信息

在实际的控制系统中,如电力系统、通信系统、网络传输系统、机械控制系统以及工业系统等等,都广泛存在非线性不确定性和时滞问题,这两类问题的出现会使得控制系统的性能及稳定性受到影响。因此,针对非线性时滞控制系统,其研究具有一定的意义。除此之外,针对一类不确定非线性系统,其有关周期时变扰动的研究也是一个具有挑战性的问题,有关这一领域的研究成果也非常有限。鉴于此,本文针对两类具有周期扰动和输入时滞的不确定非线性系统,研究这两类系统的自适应渐近跟踪控制问题。本文的主要研究内容和创新点包括:(1)针对一类具有周期时变扰动的不确定输入时滞系统,研究其自适应渐近跟踪控制问题。将傅里叶级数展开(Fourier Series Expansion,FSE)与径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)相结合,构造混合函数逼近器(FSE-RBFNN)来逼近具有周期时变扰动的函数。同时,采用带有非线性滤波器的动态面控制技术,避免传统反推方法中的“复杂性爆炸”问题。在所设计的控制方案的作用下,闭环系统中的所有信号均保证半全局一致有界,且系统实际的输出信号渐近跟踪至预先给定的参考信号。最终,通过Matlab仿真实例,验证上述设计方案的可行性。(2)针对一类具有传感器故障的周期扰动切换系统,研究该系统的事件触发控制问题。采用Pade逼近技术处理输入时滞问题,通过构造混合函数逼近器FSE-RBFNN在线逼近具有周期扰动的函数。同时,采用带有非线性滤波器的动态面控制技术,避免传统反推方法中的“复杂性爆炸”问题。在保证系统性能不受影响的前提下,通过引入事件触发机制,从而减少数据的传输与通信负担。在所设计的控制策略作用下,使得系统的实际跟踪误差收敛至预先给定的精度,且系统中的所有闭环信号均保证半全局一致有界。最终,通过Matlab仿真实例,验证上述设计方案的可行性。

关键词：输入时滞周期扰动的不确定系统动态面控制技术渐近跟踪事件触发

带有输入时滞的随机Markov跳变系统的最优控制

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带有输入时滞的随机Markov跳变系统的最优控制

作者：刘越济南大学

学位级别：硕士

Markov跳变系统是一种具有多个模态的随机系统,系统在各个模态之间的跳变转移是由一组Markov链来决定的。Markov跳变系统的系统参数在表示过程中是可以发生突变的,这一特性使得它在金融经济、智能交通、生产制造等工程领域广泛应用。然... 详细信息

Markov跳变系统是一种具有多个模态的随机系统,系统在各个模态之间的跳变转移是由一组Markov链来决定的。Markov跳变系统的系统参数在表示过程中是可以发生突变的,这一特性使得它在金融经济、智能交通、生产制造等工程领域广泛应用。然而在数据传输过程中,往往由于网络带宽不足、元器件故障、缓冲区溢出等原因,不可避免的出现时滞或丢包的现象,这些现象的发生将会影响系统性能,甚至会破坏系统稳定性。本文以带有输入时滞的Markov跳变线性系统的最优控制为主要研究内容,针对带有输入时滞或丢包的随机系统和Markov跳变线性系统,基于随机系统的极大值原理和Lyapunov第二法,提出了最优跟踪控制器、最优状态反馈控制器、最优输出反馈控制器的设计方法,并对无限时域情况下系统的可镇定控制进行了研究。其中具体研究工作如下:带有输入时滞或丢包的随机系统的跟踪控制。分别针对带有输入时滞的随机线性系统和带有丢包的网络控制系统,基于随机系统的极大值原理,在有限时域情况下,建立与系统方程和参考轨迹相关的增广系统,通过求解一组差分Riccati方程来获得最优跟踪控制器。在无限时域情况下,通过求解一组代数Riccati方程给出了最优跟踪控制存在的充分必要条件,并提出了可以保证系统稳定的最优跟踪控制器的设计方法。最后通过MATLAB仿真分析验证了结论的有效性。值得一提的是:我们首次应用极大值原理来设计带有输入时滞的随机系统的最优跟踪控制器。针对两类系统,虽然我们在设计过程中建立了增广系统,但是所得到的最优跟踪控制器与原系统维数是相同的,这有效地降低了计算的复杂性。带有输入时滞的Markov跳变线性系统的最优状态反馈控制。针对带有输入时滞和加性噪声的Markov跳变线性系统,在有限时域情况下我们假设控制器可以获得系统状态变量信息以及跳变参数信息。根据随机系统的极大值原理,引入了一个适用于Markov跳变线性系统的新型随机极大值原理。基于该极大值原理,我们通过求解一组耦合的差分Riccati方程得到了最优状态反馈控制问题存在唯一解的充要条件,并给出了有限时域情况下最优状态反馈控制器的解析解。最后我们给出数值算例并使用MATLAB进行仿真分析来验证我们的结论。需要指出的是:我们根据随机系统的极大值原理,引入了一个适用于Markov跳变线性系统的新型随机极大值原理,并用变分法证明了该原理的正确性。另外,不同于动态规划法,我们使用新型随机极大值原理设计了最优状态反馈控制器,所得到的最优状态反馈控制器能够有效抑制时滞带来的影响,满足控制性能的要求。带有输入时滞的Markov跳变线性系统的最优输出反馈控制。针对带有输入时滞和丢包的Markov跳变线性系统,在有限时域情况下,我们假设控制器可以获得跳变参数信息,但是无法获得系统状态信息。首先通过求解一组耦合的滤波器差分Riccati方程,设计了一个最优滤波器,用来获得系统状态的估计值。基于该滤波器,我们通过求解一组耦合的差分Riccati方程提出了一个最优输出反馈控制器,并证明分离原理也是成立的。最后,我们使用MATLAB软件进行仿真分析,验证了结论的正确性。我们将一项可能影响性能指标的加性噪声引入到了所研究的系统方程中,所推导的结果适用范围更广。另外,与无时滞Markov跳变线性系统的Riccati方程相比,我们推导的带有输入时滞Markov跳变线性系统的Riccati方程中含有时滞项,这是由极大值原理中的反向滞后差分方程引起的。带有输入时滞的Markov跳变线性系统在无限时域情况下的可镇定控制。假设控制器可以获得系统状态信息和Markov跳变参数信息,结合对带有输入时滞的Markov跳变线性系统的最优状态反馈控制的研究,我们首先给出了有限时域情况下最优状态反馈控制器的设计方法。在无限时域情况下,我们建立了一个增广系统将时滞系统转变为无时滞系统,证明了当时间趋向于无穷时,在有限时域情况下所定义的耦合差分Riccati方程收敛到一组耦合的代数Riccati方程。接下来给出了系统均方稳定的充要条件并设计了带有输入时滞的Markov跳变线性系统的最优可镇定控制器。最后,我们给出了几组数值算例并用MATLAB仿真分析验证了所提出的控制器的有效性。需要指出的是:我们首次给出了带有输入时滞的Markov跳变线性系统在无限时域情况下存在均方可镇定控制的充要条件。

关键词： Markov跳变线性系统随机系统输入时滞最优控制可镇定性分析

基于内模的输入时滞过程采样控制设计与学习优化

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基于内模的输入时滞过程采样控制设计与学习优化

作者：崔继瑶大连理工大学

学位级别：硕士

在实际的工业生产过程中,普遍存在输入或者输出时滞现象。时滞的存在对闭环系统性能会产生很大的影响。本文针对具有输入时滞的控制系统,研究了离散域PID控制器设计方法与基于两自由度内模控制结构的迭代学习优化。针对具有输入时滞响... 详细信息

在实际的工业生产过程中,普遍存在输入或者输出时滞现象。时滞的存在对闭环系统性能会产生很大的影响。本文针对具有输入时滞的控制系统,研究了离散域PID控制器设计方法与基于两自由度内模控制结构的迭代学习优化。针对具有输入时滞响应的稳定过程,提出一个基于内模控制结构的离散域PID控制器设计方法。首先给出了内模控制器的设计方法,然后利用标准内模结构与单位闭环结构之间的等价关系,推导出单位闭环中对应的控制器形式。对该控制器进行泰勒展开并取前三项,对照本文所给出的离散域PID控制器形式来构造比例、积分和微分项。该方法通过一个参数来调节PID控制器,以达到设定点追踪响应和抗负载干扰的折中。根据工业中常用到的一阶和二阶时滞模型,本文分别设计了相应的PID控制器,并利用小增益定理分析其鲁棒稳定性。同时,本文进一步推导出一阶时滞模型在增益不确定性下的鲁棒稳定性条件。应用文献中的仿真案例来验证本算法的有效性。对于带时滞的积分与不稳定批次过程,本文在两自由度内模结构的基础上,加入迭代学习控制部分,以逐批次实现理想轨迹的精确跟踪。该控制方案初始批次执行两自由度控制,从第二批次开始,加入迭代学习,通过利用历史批次的误差和控制信号来优化当前批次的输出。为保证算法收敛性,本文推导出当前批次与上一批次的迭代率,并据此设计出PD形式的迭代控制器。同时,本文提出鲁棒的调节条件来处理模型不确定性。这种迭代学习方案能够分别独立设计两自由度控制器和迭代控制器,来确保系统的鲁棒稳定性和收敛性。为方便实际应用,本文给出了图形化的参数调节准则。应用文献中的仿真案例证明本文所提出算法的有效性。为了控制流化床干燥温度,本文采用阶跃响应辨识算法建立了流化床升温过程的积分时滞模型,由此设计了两自由度内模控制方案并将其用LabVIEW实现。针对辨识出的模型,用Mat Lab做出仿真以确定控制器参数,将其设置到上位机的LabVIEW前面板中并通过通讯接口使上位机与流化床通信,进行温控实验。温控实验结果说明了本文所采用的两自由度内模算法对积分时滞过程具有良好的控制效果。

关键词：内模控制输入时滞采样控制系统 PID 迭代学习控制鲁棒稳定性流化床温度控制

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非精确预测反馈下输入时滞系统的稳定性研究

非精确预测反馈下输入时滞系统的稳定性研究

作者：方秦曲阜师范大学

学位级别：硕士

时滞现象广泛存在于许多工程实际中,例如交通流,网络化控制系统和机器人系统等场景.时滞的存在通常会降低系统的动态性能,甚至导致系统不稳定.因此,如何设计有效的控制算法来处理系统中的时滞问题,成为了国际上重要的研究课题.对于一个... 详细信息

时滞现象广泛存在于许多工程实际中,例如交通流,网络化控制系统和机器人系统等场景.时滞的存在通常会降低系统的动态性能,甚至导致系统不稳定.因此,如何设计有效的控制算法来处理系统中的时滞问题,成为了国际上重要的研究课题.对于一个系统,时滞现象可能存在于系统状态,控制输入或是输出量测中.特别地,执行器时滞作为工程实际中最常见的动态现象之一,使得用于补偿输入时滞的Smith预估器在实际工业中得到了广泛的应用.然而,由于Smith预估器设计本身局限于开环稳定系统,因此Manitius,Artstein,Krstic等学者提出了几种改进的Smith预估器设计方法.近年来,由Krstic教授所提出的PDE反步方法因其简洁明了的控制设计以及统一直观的稳定性分析框架,受到了海内外学者的广泛关注与应用.本文主要针对输入时滞问题,基于PDE反步方法,设计了非精确预测反馈控制算法,旨在解决具有输入时滞的线性以及非线性系统的稳定性问题.主要研究成果如下:1.具有随机输入时滞的线性不确定系统的自适应控制研究了一类具有随机输入时滞的线性不确定系统的平衡点调节问题,其中时滞被建模为有限状态的Markov过程.解决了三类不确定性问题:(ⅰ)系统参数未知,独立分布式执行器状态可测,随机输入时滞状态空间已知;(ⅱ)系统参数未知,独立分布式执行器状态不可测,随机输入时滞状态空间已知;(ⅲ)系统参数未知,独立分布式执行器状态不可测,随机输入时滞状态空间未知.首先,针对状态空间已知的Markov时滞,设计了固定预测范围预测反馈自适应控制器,通过无限维反步变换以及Lyapunov稳定性分析方法,证明了所有信号依概率强有界.随后,应用随机Barbalat引理证明状态和控制信号全局几乎必然渐近稳定.进一步,考虑状态空间未知的Markov时滞.由于该情况会直接导致独立分布式执行器状态不可测,因此在该部分内容中重新设计了更新律,并证明了状态和控制信号局部几乎必然渐近稳定.特别地,所设计的控制律能够对随机时滞进行鲁棒地补偿,这要求状态空间中的时滞变化范围充分小,且固定的预测范围常数需在该范围内选取.最后,给出了数值仿真示例,验证了理论结果的有效性.2.具有未知非等多输入常时滞的线性多输入系统的非精确预测反馈控制研究了一类具有未知非等多输入常时滞的线性多输入系统在非精确预测反馈下的指数稳定性问题,所采用的方法基于PDE反步方法.本文在该部分中提出了两种非精确预测反馈控制设计:(ⅰ)单常数预测范围预测反馈控制设计;(ⅱ)多常数预测范围预测反馈控制设计.特别地,基于不同的时滞先验已知条件,本文给出了相应的两种时滞约束条件,进而所提出的两种控制策略均可处理时滞已知以及未知两种情况.通过构造Lyapunov-Krasovskii函数,证明了所提出的两种控制策略均能实现闭环系统的全局指数稳定,可以鲁棒地补偿非等多输入常时滞.最后,通过DC-8客机横向动力学线性化模型仿真验证了所提出的两种控制策略的有效性.3.具有未知非等多输入常时滞的非线性多输入系统的非精确预测反馈控制研究了一类具有未知非等多输入常时滞的非线性多输入系统在非精确预测反馈下的指数稳定性问题.提出了一种基于时滞鲁棒性的预估器设计方法,可以鲁棒地补偿多个不同的时滞.特别地,在预估器设计中需要选取限制在足够小范围内的固定常数作为预测范围,以抵消多个不同时滞的部分影响.基于无限维反步变换以及Lyapunov稳定性分析方法,在一定的假设条件下,证明了闭环系统的全局指数稳定性.最后,引入非仿射非线性系统进行数值仿真,验证了理论结果的有效性.4.具有输入输出常时滞的磁滞非线性系统在非精确预测反馈下的跟踪控制研究了一类具有输入输出常时滞的磁滞非线性系统在非精确预测反馈下的跟踪控制问题.基于远程控制的研究背景,考虑了磁滞系统的输入和输出通道同时存在长度任意的时滞,提出了一种时滞补偿策略,通过引入基于磁滞逆补偿的改进预估器以及基于PDE链式观测器分别对输入和输出时滞进行补偿.此外,该方法的一大优势是能够在本地主机端实时观测远程设备的跟踪效果.在控制算法设计部分,首先,采用了磁滞逆补偿方法对磁滞非线性进行补偿.随后,利用基于PDE的链式观测器来估计由输出时滞导致的不可测状态.进而,利用在线估计的观测器状态,设计了改进的预估器以补偿输入时滞.进一步,基于预估器状态,构造了预测反馈控制器.根据无限维反步变换以及Lyapunov稳定性分析方法,证明了跟踪误差能够收敛至充分小的领域内.最后,本文将所提出的方法应用于压电定位平台设备,通过实验,验证了理论结果的有效性.

关键词：时滞系统输入时滞无限维反步变换预测反馈分布参数系统时滞鲁棒性

输入时滞和外部干扰下的QUAV鲁棒最优飞行控制

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西安工业大学学报 2024年第2期44卷 127-136页

作者：夏荣盛许计才卜春磊阎坤奇瑞汽车股份有限公司芜湖241006 安徽工业大学电气与信息工程学院马鞍山243032 西安工业大学电子信息工程学院西安710021

针对存在外部干扰以及输入时滞约束下的四旋翼无人机(Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle,QUAV)系统,文中提出一种基于自适应动态规划方法的鲁棒最优轨迹跟踪控制策略。采用干扰观测器技术针对存在于位置环和姿态环的外部干扰进行估计;... 详细信息

针对存在外部干扰以及输入时滞约束下的四旋翼无人机(Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle,QUAV)系统,文中提出一种基于自适应动态规划方法的鲁棒最优轨迹跟踪控制策略。采用干扰观测器技术针对存在于位置环和姿态环的外部干扰进行估计;采用Padé逼近技术处理姿态环存在的输入时滞问题;在反步法框架下基于自适应动态规划算法设计最优鲁棒轨迹跟踪控制器;结合李雅普洛夫方法对整个闭环系统的稳定性进行分析,并针对QUAV动态模型开展数值仿真试验,验证所提鲁棒最优飞行控制方案的可靠性。

关键词：自动控制四旋翼无人机输入时滞自适应动态规划最优飞行控制