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单轨迹车辆运动稳定性的lyapunov方法

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单轨迹车辆运动稳定性的Lyapunov方法

作者：韩忠磊武汉理工大学

学位级别：硕士

单轨迹车辆包括自行车、摩托车等,由于其机动灵活性和环保性,被广泛应用于交通、竞赛以及军事等方面。相较四轮的乘用车和商用车来说,尽管单轨迹车辆承载着最危险的道路用户,但其操纵稳定性并没有得到充分的研究。本文建立了单轨迹车辆... 详细信息

单轨迹车辆包括自行车、摩托车等,由于其机动灵活性和环保性,被广泛应用于交通、竞赛以及军事等方面。相较四轮的乘用车和商用车来说,尽管单轨迹车辆承载着最危险的道路用户,但其操纵稳定性并没有得到充分的研究。本文建立了单轨迹车辆人-车动力学模型,从车辆固有特性的角度分析了车辆稳态直行和稳态回转时的稳定性问题。具体进行了以下几个方面的研究:首先,基于齐次坐标矩阵建立了包含大侧倾角“魔术公式”轮胎的11自由度非线性单轨迹车辆动力学模型,为了求解车辆的稳态运动,建立了基于预瞄跟随理论的驾驶员模型。利用增广法结合Baumgarte稳定化方法将所建立的人-车模型转化为状态空间形式进行了求解,通过与商业化软件Bikesim的仿真对比,验证了本文所建立DOF11-Bike人-车模型的正确有效性。其次,将单轨迹车辆的直线运动稳定性问题转化为平衡稳定性问题,从而求得了系统线性化的扰动方程。通过绘制根轨迹,得到了车辆转向摇晃、倾覆、迂回穿行等重要模态,并根据lyapunov一次近似理论得出:在本文采用的车辆参数下,车辆能够在9m/s-67m/s的理论速度下保持直线行驶的稳定性;在过低或过高车速下,受扰车辆会有不同的失稳形式。通过系统的脉冲响应分析验证了根轨迹计算的正确性,证明了将单轨迹车辆直线运动稳定性问题转化为平衡稳定性问题的可行性。考虑车辆参数对模态影响的两面性,提出了基于特征根的车辆参数优化方法。最后,针对在全局坐标系下建立的状态变量不能保证车辆稳态回转时其导数为零,即不存在系统线性化要求的工作点的问题,本文根据lyapunov直接法中将自由系统平衡状态移到空间原点的原理,通过坐标变换求解了车辆稳态回转时的工作点,并用变量扰动的方法反向求得了线性化的系统。通过根轨迹分析,可知在高速时容易由前轮跳模态导致轮跳和转向运动发散而使车辆失稳。为此,考虑系统输入不变的条件下,分析了悬架阻尼对稳态回转车辆稳定性的影响。通过系统的阶跃响应分析,验证了根轨迹计算的正确性和坐标变换线性化方法的可行性。本文建立的单轨迹车辆人-车动力学模型和基于车辆固有特性的稳定性分析,对单轨迹车辆研究具有一定的理论意义。

关键词：单轨迹车辆 lyapunov方法稳态运动稳定性坐标变换

基于lyapunov方法的复杂网络同步控制研究

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无线互联科技 2022年第19期19卷 35-39页

作者：肖峰张敏廖毕文陆军工程大学军械士官学校湖北武汉430075

21世纪,复杂网络是一门发展十分迅速的交叉学科。在复杂网络的研究中,模型同步问题的物理机制及控制策略占有十分重要的位置。如今,人们对于复杂网路同步控制的研究,已不再局限于渐近同步或者指数同步。提升工作效率、减少时间占用已经... 详细信息

21世纪,复杂网络是一门发展十分迅速的交叉学科。在复杂网络的研究中,模型同步问题的物理机制及控制策略占有十分重要的位置。如今,人们对于复杂网路同步控制的研究,已不再局限于渐近同步或者指数同步。提升工作效率、减少时间占用已经成为同步控制研究的重点。因此,关于复杂网络模型的有限时间同步控制便逐渐成为热门。文章通过介绍复杂网络模型的逐步发展并利用lyapunov方法设计控制器,实现复杂网络渐近、有限时间或固定时间同步,列举了近些年的相关研究成果,对复杂网络未来的同步控制研究做出展望。

关键词：复杂网络 lyapunov方法同步控制有限时间固定时间

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基于lyapunov方法的鲁棒稳定性条件

中国科技信息 2012年第10期 53-53页

作者：孙超杜玉琴中国传媒大学理学院中国青年政治学院经济系

分别针对具有非结构不确定性、强结构不确定性线性离散系统,利用lyapunov方法进行讨论,给出了相应系统的鲁棒稳定性判别条件,并通过算例进行了验证。

关键词： lyapunov方法鲁棒稳定性

基于lyapunov函数方法的海洋资源勘探拖缆水平振动的控制

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上海交通大学学报 2010年第10期44卷 1460-1464页

作者：刘涛张维竞马捷上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200030

为了提高海洋资源勘探拖缆系统的数据采集效率,提出了海洋资源勘探拖缆系统的水平主动振动控制的lyapunov函数方法.利用线性变系数双曲方程描述拖缆系统,利用常微分方程描述深度控制器(水鸟)的动力学方程.选取海洋资源勘探拖缆和水鸟的... 详细信息

为了提高海洋资源勘探拖缆系统的数据采集效率,提出了海洋资源勘探拖缆系统的水平主动振动控制的lyapunov函数方法.利用线性变系数双曲方程描述拖缆系统,利用常微分方程描述深度控制器(水鸟)的动力学方程.选取海洋资源勘探拖缆和水鸟的总能量为lyapunov函数,基于lyapunov方法设计了控制规律,包括水鸟处拖缆的速度、斜率.该控制规律具有指数稳定性,有效解决了海洋资源勘探拖缆水平位移难以测量的问题.运用数值仿真,验证了所提出的控制策略的有效性.

关键词：海洋资源勘探拖缆深度控制器 lyapunov方法水平振动

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关于lyapunov方法教学的几点反思

考试周刊 2018年第A期 21-21页

作者：丁建南京信息工程大学数学与统计学院

lyapunov方法是定性研究微分方程的重要方法,在非线性系统、自动控制等领域有广泛应用。但在教学过程中还存在对该方法重视程度不够、历史背景介绍不详尽、方法应用介绍不全面等问题。本文拟对这些问题作深入分析,以引起相关教育工作者... 详细信息

lyapunov方法是定性研究微分方程的重要方法,在非线性系统、自动控制等领域有广泛应用。但在教学过程中还存在对该方法重视程度不够、历史背景介绍不详尽、方法应用介绍不全面等问题。本文拟对这些问题作深入分析,以引起相关教育工作者的反思。

关键词： lyapunov方法 lyapunov函数 lyapunov方法的应用

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高阶滑模控制理论综述

控制理论与应用 2022年第12期39卷 2193-2201页

作者：刘陆丁世宏李世华江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096

滑模控制方法因其结构简单且对系统不确定及外部扰动具有良好的鲁棒性受到人们的广泛关注.因此,目前正处于飞速发展阶段.首先,本文回顾了滑模控制理论的起源,简单介绍了传统一阶滑模控制方法的发展;其次,列举了几种常用的二阶滑模控制方... 详细信息

滑模控制方法因其结构简单且对系统不确定及外部扰动具有良好的鲁棒性受到人们的广泛关注.因此,目前正处于飞速发展阶段.首先,本文回顾了滑模控制理论的起源,简单介绍了传统一阶滑模控制方法的发展;其次,列举了几种常用的二阶滑模控制方法,并介绍了其工作原理;接着,总结了高阶滑模控制理论的研究现状,主要包括齐次性算法和继电–多项式算法的研究成果;最后,结合高阶滑模控制方法中需要克服的问题,讨论了未来可能的研究方向.

关键词：高阶滑模齐次算法继电–多项式算法智能滑模 lyapunov方法

含输入死区系统的滤波误差初始修正迭代学习控制

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控制理论与应用 2017年第1期34卷 77-84页

作者：严求真孙明轩蔡建平浙江水利水电学院信息工程学院浙江杭州310018 浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023 浙江水利水电学院应用数学研究所浙江杭州310018

针对一类输入环节含死区非线性特性且误差初值非零的非参数不确定系统,提出滤波误差初始修正学习控制方案,分别解决死区斜率下限可知与未知两种情形下的轨迹跟踪问题.给出了两种修正滤波误差信号构造方法,并根据lyapunov综合方法设计学... 详细信息

针对一类输入环节含死区非线性特性且误差初值非零的非参数不确定系统,提出滤波误差初始修正学习控制方案,分别解决死区斜率下限可知与未知两种情形下的轨迹跟踪问题.给出了两种修正滤波误差信号构造方法,并根据lyapunov综合方法设计学习控制器,采用鲁棒学习策略处理非参数不确定性和死区非线性特性.经过足够多次迭代后,实现滤波误差在预设的作业区间也收敛于零.文中所提出的控制方案,具有构造简单与实施方便的特点,仿真结果表明了本文所提控制方法的有效性.

关键词：死区迭代学习控制初值问题非参数不确定性 lyapunov方法

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串联式混合动力汽车起-停巡航控制

北京工业大学学报 2011年第9期37卷 1317-1324页

作者：李玮段建民北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124

以串联式混合动力汽车BJUT-SHEV为研究对象,针对起停工况下模型参数摄动和外部干扰等不确定性因素对控制效果的影响,提出一种基于非线性干扰观测器理论的自适应滑模控制方法.通过引入非线性干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,利... 详细信息

以串联式混合动力汽车BJUT-SHEV为研究对象,针对起停工况下模型参数摄动和外部干扰等不确定性因素对控制效果的影响,提出一种基于非线性干扰观测器理论的自适应滑模控制方法.通过引入非线性干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,利用估计结果补偿滑模控制器输出,以提高滑模控制器的控制性能及鲁棒性;设计自适应律对切换增益自适应调节,以削弱滑模控制器的输出抖振.基于lyapunov理论证明了该方法的稳定性,最后通过仿真实验进一步验证了该方法的可行性及有效性.

关键词：电动汽车起-停巡航非线性干扰观测器滑模控制自适应控制 lyapunov方法

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高速电梯水平振动的鲁棒控制

机械强度 2008年第2期30卷 189-194页

作者：冯永慧刘锦运赵艳娥张建武中国人民解放军第4808工厂军械修理厂青岛266042 上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

为了研究高速电梯的水平振动,基于刚体动力学理论,建立电梯轿厢水平振动的空间动力学模型。为了消除参数不确定性及外扰作用的影响,应用lyapunov方法,分别针对轿厢的平动和转动设计位置鲁棒控制器和姿态鲁棒控制器。其中应用位移、速度... 详细信息

为了研究高速电梯的水平振动,基于刚体动力学理论,建立电梯轿厢水平振动的空间动力学模型。为了消除参数不确定性及外扰作用的影响,应用lyapunov方法,分别针对轿厢的平动和转动设计位置鲁棒控制器和姿态鲁棒控制器。其中应用位移、速度和加速度反馈和lyapunov方法设计位置控制律;应用输入/输出反馈线性化和lyapunov方法设计姿态控制律。仿真研究表明,所设计的控制器有较好的性能,在参数不确定性和扰动存在的情况下,能有效降低电梯的水平振动。

关键词：高速电梯水平振动动力学模型鲁棒控制反馈线性化 lyapunov方法