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基于强化学习的一类具有输入约束非线性系统最优控制

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控制理论与应用 2022年第1期39卷 154-164页

作者：罗傲肖文彬周琪鲁仁全广东工业大学广东省智能决策与协同控制重点实验室广东广州510006

针对部分系统存在输入约束和不可测状态的最优控制问题,本文将强化学习中基于执行–评价结构的近似最优算法与反步法相结合,提出了一种最优跟踪控制策略.首先,利用神经网络构造非线性观测器估计系统的不可测状态.然后,设计一种非二次型... 详细信息

针对部分系统存在输入约束和不可测状态的最优控制问题,本文将强化学习中基于执行–评价结构的近似最优算法与反步法相结合,提出了一种最优跟踪控制策略.首先,利用神经网络构造非线性观测器估计系统的不可测状态.然后,设计一种非二次型效用函数解决系统的输入约束问题.相比现有的最优方法,本文提出的最优跟踪控制方法不仅具有反步法在处理n阶系统跟踪问题上的优势,而且保证了所有虚拟控制器均为最优,同时,该方法可以简化控制器设计过程.最后,基于李雅普诺夫稳定性理论,证明了闭环系统中的所有信号一致最终有界.通过仿真结果验证该方法的有效性.

关键词：输入约束不可测状态最优控制强化学习反步法

一类具有未知幂次的高阶不确定非线性系统的自适应控制

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自动化学报 2022年第8期48卷 2018-2027页

作者：刘玉发刘勇华苏春翌鲁仁全广东工业大学自动化学院广州510006 广东省智能决策与协同控制重点实验室广州510006

研究了一类具有未知幂次的高阶不确定非线性系统的自适应跟踪控制问题.在无需系统函数先验知识的条件下,采用积分反推技术和障碍李雅普诺夫函数,提出了一种新颖的自适应跟踪控制算法.该控制算法的显著特点是所设计的自适应控制器均与系... 详细信息

研究了一类具有未知幂次的高阶不确定非线性系统的自适应跟踪控制问题.在无需系统函数先验知识的条件下,采用积分反推技术和障碍李雅普诺夫函数,提出了一种新颖的自适应跟踪控制算法.该控制算法的显著特点是所设计的自适应控制器均与系统幂次无关,并且能够保证闭环系统的所有信号皆有界.仿真算例验证了该控制算法的有效性.

关键词：高阶非线性系统输出跟踪自适应控制障碍函数未知幂次

带有输出约束条件的随机多智能体系统容错控制

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控制理论与应用 2020年第5期37卷 961-968页

作者：郑晓宏董国伟周琪鲁仁全广东工业大学广东省智能决策与协同控制重点实验室广东广州510006

在有向通讯拓扑图下,针对一类具有输出约束和执行器偏差增益故障的非严格反馈随机多智能体系统,提出一种自适应神经网络容错控制设计方案.采用神经网络逼近未知非线性函数,构造障碍李雅普诺夫函数处理系统的输出约束问题,以反步法和动... 详细信息

在有向通讯拓扑图下,针对一类具有输出约束和执行器偏差增益故障的非严格反馈随机多智能体系统,提出一种自适应神经网络容错控制设计方案.采用神经网络逼近未知非线性函数,构造障碍李雅普诺夫函数处理系统的输出约束问题,以反步法和动态面技术为框架,结合Nussbaum函数设计自适应神经网络容错控制方法.基于李雅普诺夫稳定性理论,证明所有跟随者输出与领导者输出达到一致,闭环系统的所有信号依概率半全局一致最终有界且系统输出限制在给定紧集内.论文最后通过仿真实验验证所给出控制方案的有效性.

关键词：非严格反馈形式容错控制多智能体系统输出约束随机系统

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精确估计下的多智能体系统漏斗复合控制

控制理论与应用 2022年第8期39卷 1417-1425页

作者：李枝强刘洋周琪鲁仁全广东工业大学广东省智能决策与协同控制重点实验室广东广州510006 山东交通学院航运学院山东威海264200

针对一类具有时变扰动的非线性多智能体系统,研究其在有向拓扑下的一致性跟踪问题,提出一种基于精确估计的复合自适应预设有限时间(PFT)漏斗控制方法.首先,构建一种新的PFT漏斗控制,使跟踪误差约束在PFT漏斗边界内.其次,采用神经网络(NN... 详细信息

针对一类具有时变扰动的非线性多智能体系统,研究其在有向拓扑下的一致性跟踪问题,提出一种基于精确估计的复合自适应预设有限时间(PFT)漏斗控制方法.首先,构建一种新的PFT漏斗控制,使跟踪误差约束在PFT漏斗边界内.其次,采用神经网络(NN)逼近系统的未知非线性,并利用NN逼近信息设计扰动观测器,建立基于NN和扰动观测器的复合估计模型,将得到的预测误差引入NN权值的复合更新律中,实现对未知非线性和时变扰动的精确估计.然后,利用动态面技术和误差补偿机制,在解决传统反步法“计算爆炸”问题的同时,消除滤波器误差对系统的影响.最后,通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统所有信号均为有界的,并通过仿真实验验证控制方法的有效性.

关键词：多智能体系统神经网络扰动观测器复合估计模型

具有未建模动态的互联大系统事件触发自适应模糊控制

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自动化学报 2021年第8期47卷 1932-1942页

作者：赵光同曹亮周琪李鸿一广东工业大学自动化学院广州510006 广东省智能决策与协同控制重点实验室广州510006

针对一类具有未建模动态及执行器故障的非严格反馈非线性互联大系统,提出一种基于事件触发机制的模糊分散自适应输出反馈控制算法.首先,通过设计模糊状态观测器估计系统中不可测的状态,并引入李雅普诺夫函数约束未建模动态.然后,提出一... 详细信息

针对一类具有未建模动态及执行器故障的非严格反馈非线性互联大系统,提出一种基于事件触发机制的模糊分散自适应输出反馈控制算法.首先,通过设计模糊状态观测器估计系统中不可测的状态,并引入李雅普诺夫函数约束未建模动态.然后,提出一种基于事件触发机制的自适应容错控制器补偿多个执行器故障产生的影响.最后,利用障碍李雅普诺夫函数实现对系统输出的约束,并证明闭环系统中所有信号均是半全局一致最终有界的,且设计的事件触发机制可以避免Zeno行为.数值仿真结果验证所提出设计方案的可行性及有效性.

关键词：非线性互联大系统未建模动态执行器故障事件触发

具有指定性能和全状态约束的多智能体系统事件触发控制

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自动化学报 2019年第8期45卷 1527-1535页

作者：杨彬周琪曹亮鲁仁全广东工业大学自动化学院广州510006 广东省智能决策与协同控制重点实验室广州510006

针对一类非严格反馈的非线性多智能体系统一致性跟踪问题,在考虑全状态约束和指定性能的基础上提出了一种事件触发自适应控制算法.首先,通过设计性能函数,使跟踪误差在规定时间内收敛于指定范围.然后,在反步法中引入Barrier Lyapunov函... 详细信息

针对一类非严格反馈的非线性多智能体系统一致性跟踪问题,在考虑全状态约束和指定性能的基础上提出了一种事件触发自适应控制算法.首先,通过设计性能函数,使跟踪误差在规定时间内收敛于指定范围.然后,在反步法中引入Barrier Lyapunov函数使所有状态满足约束条件,结合动态面技术解决传统反步法产生的“计算爆炸”问题,并利用径向基函数神经网络(Radial basis function neural networks,RBF NNs)处理系统中的未知非线性函数.最后基于Lyapunov稳定性理论证明系统中所有信号都是半全局一致最终有界的,跟踪误差收敛于原点的有界邻域内且满足指定性能.仿真结果验证了该控制算法的有效性.

关键词：指定性能全状态约束事件触发控制多智能体系统

基于性能指标约束的一类输入死区非线性系统最优控制

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自动化学报 2019年第11期45卷 2128-2136页

作者：郭子杰白伟伟周琪鲁仁全广东工业大学自动化学院广州510006 广东省智能决策与协同控制重点实验室广州510006

针对一类考虑指定性能和带有输入死区约束的严格反馈非线性系统,本文提出了一种自适应模糊最优控制方法.采用模糊逻辑系统逼近系统的未知非线性函数及代价函数,利用backstepping方法及命令滤波技术,设计前馈控制器.针对仿射形式的误差系... 详细信息

针对一类考虑指定性能和带有输入死区约束的严格反馈非线性系统,本文提出了一种自适应模糊最优控制方法.采用模糊逻辑系统逼近系统的未知非线性函数及代价函数,利用backstepping方法及命令滤波技术,设计前馈控制器.针对仿射形式的误差系统,结合自适应动态规划技术,设计最优反馈控制器.采用指定性能控制方法,将系统跟踪误差约束在指定范围内.利用死区斜率信息解决具有死区输入的非线性系统的控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,证明闭环系统内所有信号是一致最终有界的.最后仿真结果验证了本文方法的可行性和有效性.

关键词：自适应模糊最优控制自适应动态规划 backstepping方法输入死区指定性能

输出死区下的随机多智能体系统一致性饱和控制

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控制与决策 2023年第5期38卷 1249-1257页

作者：于跃飞林国怀马慧周琪鲁仁全广东工业大学自动化学院广州510006 广东工业大学数学与统计学院广州510006 广东省智能决策与协同控制重点实验室广州510006

针对一类存在输入饱和和输出死区现象的非严格反馈非线性随机多智能体系统,提出一种自适应神经网络一致性饱和控制算法.首先,为了解决非对称输入饱和问题,构造一类与所考虑智能体相同阶次的辅助系统;然后,以反步法和辅助系统作为框架,... 详细信息

针对一类存在输入饱和和输出死区现象的非严格反馈非线性随机多智能体系统,提出一种自适应神经网络一致性饱和控制算法.首先,为了解决非对称输入饱和问题,构造一类与所考虑智能体相同阶次的辅助系统;然后,以反步法和辅助系统作为框架,利用神经网络处理系统中的未知非线性函数,并结合Nussbaum函数解决输出死区问题;接着,利用动态面控制技术避免“计算爆炸”问题;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论验证所提出的控制算法能够保证闭环系统全部信号依概率半全局一致最终有界;最后,通过数值仿真和实例仿真的结果验证所提出控制算法的有效性.

关键词：随机多智能体系统一致性控制输入饱和输出死区

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基于固定时间的多无人机系统自适应姿态控制

聊城大学学报（自然科学版） 2023年第1期36卷 11-23页

作者：于跃飞林国怀郭子杰李鸿一广东工业大学自动化学院、广东省智能决策与协同控制重点实验室广东广州510006

针对一类具有非对称输入饱和与时变输出约束的多无人机系统,提出一种自适应固定时间一致性姿态控制算法。首先,设计障碍李亚普诺夫函数限制姿态角输出信号在预设时变约束的边界内,同时利用径向基神经网络解决不确定非线性问题。其次,设... 详细信息

针对一类具有非对称输入饱和与时变输出约束的多无人机系统,提出一种自适应固定时间一致性姿态控制算法。首先,设计障碍李亚普诺夫函数限制姿态角输出信号在预设时变约束的边界内,同时利用径向基神经网络解决不确定非线性问题。其次,设计与无人机姿态系统相同阶次的辅助系统,并利用辅助信号与误差变量构建坐标变换,补偿非对称输入饱和的影响。基于固定时间理论和李亚普诺夫稳定性理论,证明该控制算法能够保证多无人机系统的姿态角一致性跟踪误差在固定时间内收敛到原点附近的邻域内,且闭环系统内所有信号都是有界的。最后,通过仿真结果验证所提控制算法的有效性。

关键词：多无人机系统固定时间控制姿态控制时变输出约束输入饱和