检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：柳松中国科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,由于量子计算、量子通信等领域不断取得突破性进展,量子技术引起了越来越多的关注。量子控制问题的深入研究对推动量子科学与技术的发展具有重要的作用。量子系统的固定时间控制可以缩短状态转移时间且具有较好的鲁棒性,能够有... 详细信息

近年来,由于量子计算、量子通信等领域不断取得突破性进展,量子技术引起了越来越多的关注。量子控制问题的深入研究对推动量子科学与技术的发展具有重要的作用。量子系统的固定时间控制可以缩短状态转移时间且具有较好的鲁棒性,能够有效降低退相干作用对系统演化的影响。但目前量子系统的固定时间控制问题以及高维复杂量子系统向任意目标纯态的高保真度转移问题,尚未得到很好地解决。在此背景下,本论文基于固定时间稳定性和量子粒子群优化算法研究量子系统的控制问题,主要内容如下所述:(1)针对刘维尔方程描述的两能级量子系统,提出一种新的连续非光滑控制方案,以实现系统对于目标平衡态的固定时间收敛性并分析其鲁棒性。首先,基于相干矢量和复数的指数形式对系统模型及控制目标进行等价变换,并借助合适的李雅普诺夫函数设计含分数幂的连续非光滑控制律。然后,利用双极限齐次性估计理论和固定时间李雅普诺夫稳定性定理给出量子系统实现固定时间收敛性的一个充分条件。特别地,考虑到分数幂的某些取值无法保证系统在控制律作用下的准确收敛性,论文提出两种非光滑切换控制策略来改善控制性能,以实现固定时间内对于目标平衡态的完全收敛性。此外,论文分析了在实际量子操控中可能存在的多种不确定性对系统固定时间稳定性的影响,最后通过数值仿真实验验证了上述方案的有效性,仿真结果同时也表明非光滑控制比标准李雅普诺夫控制具有更强的鲁棒性。(2)针对有限维封闭和马尔可夫开放量子系统,基于李雅普诺夫方法和量子粒子群优化算法提出一种新的控制方案,以尽可能高的保真度和尽可能少的时间驱动系统到任意期望的目标纯态。首先,根据含待构造厄米算符的李雅普诺夫函数设计控制律,并基于最大不变集中包含期望目标态这一条件来设计厄米算符的特征矢量。然后,利用量子粒子群算法搜索算符的一组最优特征值,由此构造出满足控制要求的未知厄米算符。考虑到系统演化过程中可能出现因控制律的分母过小导致控制值过大的情况,基于量子粒子群算法提出一种带有约束条件的改进策略,以提高控制律在实现上的灵活性,最后在五能级封闭量子系统、四量子位封闭量子系统、五能级开放量子系统和十能级开放量子系统上进行了数值仿真实验,仿真结果表明提出的控制方案能够很好地解决高维量子系统对于期望目标态的快速高保真度转移问题。

关键词：有限维量子系统固定时间稳定性非光滑切换控制鲁棒性量子粒子群算法双目标优化

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惯性神经网络的固定/指定时间同步及在医学图像加密中的应用

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现代信息科技 2025年第6期9卷 89-92页

作者：秦学姣章庆勇黄炜王岗新疆第二医学院新疆克拉玛依834000

文章在统一的控制框架下,研究了惯性神经网络的固定时间/指定时间同步,并将其应用于医学图像加密。基于变量替换方法,利用固定时间稳定性理论,设计了统一框架下的同步控制器,并推导出网络实现固定时间/指定时间同步的充分条件。研究发现... 详细信息

文章在统一的控制框架下,研究了惯性神经网络的固定时间/指定时间同步,并将其应用于医学图像加密。基于变量替换方法,利用固定时间稳定性理论,设计了统一框架下的同步控制器,并推导出网络实现固定时间/指定时间同步的充分条件。研究发现,仅需调整控制器的控制增益,即可实现网络的固定时间/指定时间同步。通过MATLAB进行数值仿真,验证了理论分析的有效性。进一步地,借助固定时间同步控制理论,提出了一种医学图像加密算法,并通过实验验证了该算法的有效性。

关键词：惯性神经网络固定/指定时间同步统一的控制框架固定时间稳定性

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不连续驱动-响应网络的固定与预定时间同步

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深圳大学学报（理工版） 2022年第6期39卷 709-718页

作者：李兴瑞肖玉柱宋学力赵楠楠史东鑫单美华长安大学理学院陕西西安710064

研究具有不连续激活函数的驱动-响应网络固定时间与预定时间同步问题.针对不连续系统,通过比较原理和变量代换推导更精确的固定时间稳定性定理,并设计不含线性项的固定时间同步控制器与控制增益有限的预定时间同步控制器.基于所提出的... 详细信息

研究具有不连续激活函数的驱动-响应网络固定时间与预定时间同步问题.针对不连续系统,通过比较原理和变量代换推导更精确的固定时间稳定性定理,并设计不含线性项的固定时间同步控制器与控制增益有限的预定时间同步控制器.基于所提出的定理与控制器,结合不连续微分方程理论,分别得到实现网络固定时间同步与预定时间同步的充分条件.预定同步时间可根据实际情况预先指定,与系统初始值及控制器参数无关.数值模拟结果验证了稳定性定理的正确性与同步时间估计的准确性.

关键词：应用数学复杂网络固定时间稳定性不连续激活函数固定时间同步预定时间同步

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多智能体系统固定时间变角速度旋转一致性控制

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信息与控制 2024年

作者：寇立伟赵宇胜刘强肖舒怡太原理工大学电气与动力工程学院和煤电清洁智能控制教育部重点实验室山西省能源互联网研究院

针对以未知变速圆周运动的移动目标，提出一种分布式输出反馈控制器，实现二阶多智能体系统固定时间变角速度旋转一致性。首先，提出一种固定时间观测器估计动态目标的位置；其次，基于精确微分器估计难以精确测量的目标旋转角加速度。... 详细信息

针对以未知变速圆周运动的移动目标，提出一种分布式输出反馈控制器，实现二阶多智能体系统固定时间变角速度旋转一致性。首先，提出一种固定时间观测器估计动态目标的位置；其次，基于精确微分器估计难以精确测量的目标旋转角加速度。此外，控制器引入辅助动态变量，避免了智能体相对速度的测量。利用齐次性、双边极限定理和李雅普诺夫稳定性理论证明系统可在固定时间内实现变角速度旋转一致。最后，仿真实验验证了控制器的有效性。

关键词：多智能体系统固定时间稳定性旋转一致性精确微分分布式控制

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一类不确定性Euler-Lagrange系统的有限/固定时间自适应跟踪控制研究

一类不确定性Euler-Lagrange系统的有限/固定时间自适应跟踪控制...

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作者：高苗苗合肥工业大学

学位级别：博士

Euler-Lagrange(EL)方程是由能量守恒角度建立起来的动力学方程,可以描述诸如机器人、飞行器、以及水面船舶等实际应用物理机械系统的动力学特性。因此,对EL系统的稳定性控制研究和设计具有广泛的应用前景以及重要的理论意义。然而,对... 详细信息

Euler-Lagrange(EL)方程是由能量守恒角度建立起来的动力学方程,可以描述诸如机器人、飞行器、以及水面船舶等实际应用物理机械系统的动力学特性。因此,对EL系统的稳定性控制研究和设计具有广泛的应用前景以及重要的理论意义。然而,对于实际运行中的EL系统,特别是在恶劣环境下作业的机械系统,往往会面临着各种不确定因素,如模型不确定性、外部扰动、状态不可测、系统故障、欠驱动以及通讯传输受限等。这些不确定因素在很大程度上影响了EL系统的稳定运行,也给控制算法的设计增加了阻力和难度。基于此,本文针对EL系统的自适应跟踪控制问题进行深入研究,在考虑系统存在多源不确定性因素的基础上,研究具有收敛速度快鲁棒性强的高性能智能控制算法,以实现系统的有限和固定时间稳定控制。本论文的主要研究内容如下: 1.研究不确定性EL系统自适应有限时间跟踪控制。针对存在模型不确定性、外部时变扰动等不确定性因素影响的EL系统跟踪控制问题,提出基于极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的自适应有限时间控制算法。通过利用ELM网络的强大逼近能力,设计非常数ELM逼近误差的自适应估计律,实现系统未知动态的在线逼近。基于反步法和积分滑模面,设计自适应有限时间滑模控制器,避免了滑模控制的到达阶段,实现闭环系统的有限时间稳定控制。针对无速度测量情况,提出基于ELM的自适应有限时间输出反馈控制算法。通过设计基于ELM的自适应有限时间速度观测器,实现未知速度信息的有限时间观测。在此基础上,设计连续自适应有限时间滑模控制器,在无需已知系统速度信息和不确定项上界信息的情况下保证系统跟踪误差的有限时间收敛。 2.研究不确定性EL系统自适应固定时间跟踪控制。针对有限时间稳定控制的收敛时间上界高度依赖系统状态初始值的问题,提出基于ELM的自适应固定时间滑模控制算法,保证收敛时间上界是一个常值,与初始状态无关。基于所构造的快速固定时间稳定系统,提出改进型快速非奇异固定时间滑模面。相比传统滑模面,该滑模面可以根据状态位置信息实时调整收敛速度,能够实现更快的响应速度。基于此滑模面,设计自适应固定时间滑模控制器和自适应估计律,实现系统未知动态的在线重构,保证系统跟踪误差在固定时间内收敛至原点附近的邻域内。为了进一步实现系统状态分量的同步收敛,提出基于滑模观测器的固定时间同步控制算法。通过利用范数-归一化函数,设计固定时间滑模观测器和自适应固定时间控制器,实现系统集总不确定项的快速精确观测,并保证跟踪误差在固定时间内同步收敛至原点。 3.研究不确定性EL系统的自适应固定时间容错控制。针对EL系统长时间运行以及在复杂环境影响下易发生系统故障的问题,提出基于滑模控制的自适应固定时间容错控制算法,以保障系统的安全性以及可靠性。首先,为了加快系统的收敛速度,构造新型基于反正切函数的非奇异固定时间滑模面。该滑模面在无需进行滑模切换的情况下直接避免奇异问题,从而有效解决了因切换阈值较大无法计算收敛时间上界的问题。然后,通过设计自适应估计律在线估计系统包含系统故障在内的集总不确定项的上界,并在控制器中做前馈补偿,增强容错性能。最后,设计连续自适应固定时间滑模控制器,保证系统跟踪误差的固定时间高精度快速收敛,同时避免控制系统抖振现象。 4.研究不确定性EL系统的自适应有限/固定时间事件触发控制。针对EL系统存在通讯传输受限的问题,提出基于ELM的有限时间事件触发控制算法,保证系统只有在预定事件发生时才向执行器注入控制输入,从而降低通讯频次。该算法在事件触发的框架下,利用ELM网络和自适应技术来估计系统的未知非线性动态,再通过设计自适应有限时间控制器和可调事件触发条件,避免Zeno现象的同时保证控制系统的有限时间轨迹跟踪。当EL系统处于欠驱动状态时,提出基于ELM的固定时间事件触发算法。针对欠驱动系统中存在的控制输入维度少于自由度数量的问题,利用驱动状态与非驱动状态之间的耦合关系,采用坐标变换方法,将系统转化为更具一般性的级联形式。通过在反步法中引入一致性鲁棒精确微分器,实现虚拟控制器的导数的固定时间估计。在此基础上,提出一种低计算量的自适应固定时间控制器,并设置可调触发函数,保证系统跟踪误差的固定时间收敛。此外,为了降低事件触发机制引起的测量误差对控制性能造成的影响,设计自适应补偿器对其进行补偿,从而保证更好的收敛性能。

关键词： EL系统有限时间稳定性固定时间稳定性自适应跟踪控制滑模控制输出反馈控制容错控制事件触发

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机器人固定时间预设性能轨迹跟踪控制

机器人固定时间预设性能轨迹跟踪控制

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作者：杨谱西安电子科技大学

学位级别：博士

随着现代工业对制造技术的要求不断提高,机器人作为最核心且最基础的制造装备,其轨迹跟踪控制的研究得到了大量学者的关注。机器人是一个强耦合非线性动力学系统,快速、高精密轨迹跟踪控制对于其高效且精准地完成特定任务起着举足轻重... 详细信息

随着现代工业对制造技术的要求不断提高,机器人作为最核心且最基础的制造装备,其轨迹跟踪控制的研究得到了大量学者的关注。机器人是一个强耦合非线性动力学系统,快速、高精密轨迹跟踪控制对于其高效且精准地完成特定任务起着举足轻重的作用。目前大多数关于机器人轨迹跟踪控制的工作仅关注了系统的稳态性能,忽略了同样影响控制品质的诸如收敛速率和超调量等瞬态性能。众所周知,增大控制力矩以提高轨迹跟踪位置误差收敛速率可有效地提高机器人作业效率,但这不可避免地会导致超调量的产生和增大。此外,虽然大量的工作已经证实相较于机器人渐近稳定和有限时间稳定轨迹跟踪控制,固定时间控制具有更快的过渡过程和更高的稳态精度,但现有的机器人固定时间轨迹跟踪控制都基本无法对系统瞬态性能进行量化评估和定量分析。因此,有必要开展机器人固定时间稳定预设性能轨迹跟踪控制研究,以便量化轨迹跟踪位置误差的瞬态收敛过程和稳态控制品质,从而进一步提高机器人系统的作业效率和稳态精度。本文开展了机器人固定时间预设性能轨迹跟踪控制研究,具体工作如下:1.提出了一种新的固定时间收敛预设性能函数,保证了预设性能在确定的时间内收敛至预设稳态值,解决了现有的预设性能函数仅能在时间趋于无穷时,预设性能才能收敛至预设稳态值的不足,有力地提升了预设性能控制系统的瞬态收敛速率。2.提出了机器人固定时间稳定预设性能逆动力学轨迹跟踪控制方法,解决了现有的机器人固定时间轨迹跟踪控制未关注系统瞬态性能的不足。应用Lyapunov稳定性理论和非线性系统双边齐次性技术,证明了所提出的控制方法使得机器人闭环系统具有全局固定时间稳定性和轨迹跟踪位置误差始终满足预设性能。3.构造了近似固定时间预设性能滑模面,提出了不确定机器人强鲁棒性近似固定时间预设性能终端滑模轨迹跟踪控制方法,解决了系统模型参数未知和存在有界外部扰动的不确定机器人近似固定时间预设性能轨迹跟踪问题。应用Lyapunov直接方法和非线性系统固定时间稳定性理论,证明了所提出的控制方法可确保机器人闭环系统满足全局近似固定时间预设性能稳定性,使得轨迹跟踪位置误差始终满足预设性能,且固定时间内全局收敛至原点附近预设小邻域内,然后再渐近稳定地收敛至原点。相较于现有的不确定机器人终端滑模轨迹跟踪控制,所提出的方法可对系统瞬态和稳态性能进行量化,且表现出更强的鲁棒性和在小超调状态下更快的收敛速度和更高的稳态精度。4.提出了具有强容错能力的不确定机器人强鲁棒性近似固定时间预设性能容错轨迹跟踪控制方法,解决了关节执行器部分失效、系统模型参数未知和存在有界外部扰动的不确定机器人近似固定时间预设性能容错轨迹跟踪问题;获得了机器人闭环系统的全局容错近似固定时间预设性能稳定性结果。相比于现有的不确定机器人容错轨迹跟踪控制,所提出的方法量化了轨迹跟踪位置误差的瞬态和稳态性能,表现出更优异的运动控制品质,以及对执行器部分失效的更强的容错能力和对不确定因素的更强的鲁棒性。5.仿真和实验结果验证了上述控制方法的有效性和改进性能。

关键词：机器人控制预设性能控制固定时间稳定性逆动力学控制滑模控制容错控制轨迹跟踪

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考虑落角约束和气动不确定性的固定时间制导控制一体化设计方法

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弹箭与制导学报 2023年第4期43卷 98-104页

作者：胡诚伟韦悠汪学平西安现代控制技术研究所陕西西安710065

文中研究落角约束和气动不确定性条件下的机动目标制导控制一体化设计问题。首先,将目标的加速度和气动不确定性考虑为有界的外部扰动。其次,将典型的反步法与动态曲面控制技术相结合,提出了一种固定时间滑模控制方法来解决制导控制一... 详细信息

文中研究落角约束和气动不确定性条件下的机动目标制导控制一体化设计问题。首先,将目标的加速度和气动不确定性考虑为有界的外部扰动。其次,将典型的反步法与动态曲面控制技术相结合,提出了一种固定时间滑模控制方法来解决制导控制一体化设计问题,并通过引入固定时间微分器有效避免反步法中存在的“微分膨胀”问题。然后,借助于固定时间稳定性理论对闭环系统进行了稳定性分析,表明所提方法能够使所有误差信号在任意初始条件下实现半全局固定时间一致最终有界稳定。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：制导控制一体化设计落角约束机动目标拦截固定时间稳定性气动不确定性

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航天器编队飞行固定时间协同控制研究

航天器编队飞行固定时间协同控制研究

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作者：庄明磊哈尔滨工业大学

学位级别：博士

航天器编队飞行具有提高系统整体性能、提高系统可靠性、提高系统适应性、缩短研发周期等优点,成为航天技术中的重要研究方向,在深空探测和对地观测等任务中被广泛应用。分布式协同控制算法是航天器编队飞行的重要前提和保障。有限时间... 详细信息

航天器编队飞行具有提高系统整体性能、提高系统可靠性、提高系统适应性、缩短研发周期等优点,成为航天技术中的重要研究方向,在深空探测和对地观测等任务中被广泛应用。分布式协同控制算法是航天器编队飞行的重要前提和保障。有限时间协同控制具有收敛速度快、控制精度高、鲁棒性强等优点,但闭环系统的实际稳定时间与状态的初始值有关。当状态的初始值远离平衡点并趋于无穷大或未知时,闭环系统的稳定时间将趋于无穷大或无法计算。这极大的限制了其在工程上的应用。固定时间控制很好地弥补了这个不足。固定时间控制算法确保闭环系统在给定的时间上界内稳定,无论状态的初始值如何变化,已知还是未知。稳定时间的上界仅由所设计的控制器参数决定。一些航天器编队飞行任务需要在规定的时间内完成多个航天器的姿态协同或编队构型重构,这使得研究航天器编队飞行固定时间协同控制十分有必要。本文基于滑模控制、自适应控制、反步控制、扰动观测器、RBF神经网络、辅助系统、饱和补偿器等技术研究航天器编队飞行固定时间协同控制器设计。本文的主要内容如下: 首先,研究了以滑模控制为基础的固定时间控制理论。滑模控制最基本的工作是设计具有某种特性的滑模面,使得系统状态具有相应的动态特性。本文中的各个章节都设计不同形式的新型滑模面,它们除了能保证所包含的状态在有界的时间内收敛到0外还有不同的特性,比如饱和特性、时变特性、碰撞避免特性等。这些滑模面的提出,有利于固定时间控制理论的发展。其次,获得了被控系统状态收敛时间上界与控制输入最大幅值之间的关系。所设计的控制器以时变滑模面为基础,用一个具有下界的动态调整的参数来补偿闭环系统中的多项式,使得状态收敛时间的上界与控制输入的最大幅值之间建立直接关系。再次,研究了航天器编队飞行固定时间姿态协同控制问题。在通讯拓扑为无向图的条件下,考虑外部干扰、模型不确定性、输入饱和、执行机构故障等约束条件,基于滑模控制、自适应控制、观测器等鲁棒技术设计出固定时间姿态协同控制器、具有小输入特性的固定时间姿态协同控制器、抗饱和固定时间姿态协同控制器。这些控制器使得被控系统的状态在有界的时间内稳定,并通过仿真验证了其有效性。从次,研究了航天器编队飞行位置固定时间协同控制问题。针对航天器编队近距离飞行安全控制问题,将人工势函数与所设计的滑模面巧妙结合,设计出只要滑模面有界就可以保证成员航天器之间、成员航天器与障碍物之间不会发生碰撞的具有固定时间收敛特性的协同控制器。针对航天器编队飞行位置协同中的状态约束问题,以预设性能控制为基础,结合滑模控制、反步控制、观测器、饱和补偿器、辅助系统等技术设计出具有抗饱和功能的固定时间协同控制器。仿真实验说明了所提出控制器的有效性和优越性。最后,研究了航天器编队飞行姿态轨道耦合固定时间协同控制问题。所设计的控制器不再拘泥于航天器之间通讯拓扑的方向性,以RBF神经网络为基础,结合所提出的滑模面,设计出仅需要邻居系统状态信息就可以完成协同任务的控制器。针对状态约束问题,以预设性能控制为基础,结合滑模控制、RBF神经网路、反步控制、饱和补偿器、辅助系统等技术设计出抗饱和姿态轨道耦合协同控制器。该控制器不但具有抗饱和特性而且保证被控系统的状态在有界的时间内达到指定的稳态误差。仿真实验说明了所提出的控制器的有效性和优越性。

关键词：固定时间稳定性性能约束抗饱和控制滑模控制航天器编队飞行碰撞避免

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混沌系统的快速控制与同步及其在电力系统管理中的应应用

混沌系统的快速控制与同步及其在电力系统管理中的应应用

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作者：苏海鹏南昌大学

学位级别：博士

混沌系统是非线性系统中具有复杂相空间结构和不可预测动力学行为的一类特殊系统,它的控制与同步属于系统控制论的范畴且一直以来是非线性科学领域的研究热点。电力系统与人们生活密切相关,它非线性程度高且结构复杂。研究发现在一定条... 详细信息

混沌系统是非线性系统中具有复杂相空间结构和不可预测动力学行为的一类特殊系统,它的控制与同步属于系统控制论的范畴且一直以来是非线性科学领域的研究热点。电力系统与人们生活密切相关,它非线性程度高且结构复杂。研究发现在一定条件下电力系统会产生混沌振荡,这会造成系统失稳甚至使系统崩溃,进而给人们带来很大经济损失。由于混沌动力学的复杂性,很难用传统方法来消除电力系统中的混沌,从而不易控制和管理电力系统使其平稳运行。因此从经济层面和控制管理角度来看混沌控制与同步研究具有重要的现实意义。得益于学者们的努力,许多稳定性定理和控制技术相继被提出,为混沌系统提供了很多有效的控制设计方案。但大部分已有结果都是基于渐近稳定性理论而得到的,这表明从理论上来说系统稳定只有当时间趋于无穷大时才能达到。众所周知,系统收敛速率是衡量控制方案优劣的关键因素之一,而渐近稳定控制在一定程度上并不能适用于具有较高收敛速率要求的实际系统。因此本文将寻求新的控制方案研究混沌系统的快速控制与同步并将其应用到电力系统的管理中。本文提出了几个收敛时间有限且与初值无关的新稳定性定理,为混沌控制与同步方案设计提供理论基础的同时还可为其它非线性系统的控制设计提供思路和方法。本文所得的混沌控制方案与同步策略能有效地实现互联电力系统、永磁直线同步电机系统、风力发电机系统等非线性电力系统的快速稳定与同步,为消除混沌振荡以更好地控制和管理电力系统提供了灵活的方法参考。本文的主要工作如下:1、研究了一类含有不确定参数和外部扰动混沌系统的快速控制问题。首先对原系统构造了一个辅助系统,再利用解析解法为辅助系统设计了一个新的解析控制器并给出了一个新的李亚普诺夫函数。结合辅助系统和新的李亚普诺夫函数为原系统设计了自适应控制方案,使受控系统的状态轨迹快速趋向原点。在给出的自适应控制方案中,系统的收敛速率可通过控制参数便利地调节,同时李亚普诺夫函数能通过格拉姆行列式简便构造。将控制方案应用到永磁直线同步电机系统中,数值结果表明给出的方案可以消除该系统的混沌振荡,这说明了控制方案的有效性。2、研究了一类带有不确定性下三角混沌系统的变指数控制问题。首先利用变量变换将n维系统转化为2维系统以降低控制设计的复杂性。然后利用滑模控制理论为2维系统构造了一个新的非奇异滑模面,并设计滑模控制方案使得系统状态在有限时间内稳定到原点。最后通过反变换推导出原n维系统的指数稳定性。在给出的滑模控制方案中,滑模面所含参数少、构造简单且无奇异性,控制器所包含的可变控制参数能有效调节收敛速率。将控制方案应用到二维互联电力系统中,数值结果显示系统状态在控制器作用下会趋向稳定值,这表明所给方案对电力系统的控制管理是可行的。3、研究了带有不确定性和外部扰动混沌系统的固定时间稳定性问题。在有限时间稳定性理论的基础上构造了一个含高次幂项的微分不等式,该微分不等式的解在固定时间内收敛到原点。然后利用该微分不等式和滑模技术设计了一个保证受扰系统快速稳定的鲁棒固定时间控制方案。在所给控制方案中,收敛时间的上界与初始状态无关且可由一个含控制参数的式子给出。利用所得理论结果为耦合发电机系统设计了鲁棒控制器,数值结果表明发电机系统中的混沌振荡得到了很好地抑制,这说明了控制方案的可行性和有效性。4、研究了受扰混沌系统在固定时间内实现控制与同步的问题。首先构造了一个新的微分不等式并得到相应的固定时间稳定性定理,然后利用该定理与滑模技术为所研究的系统分别设计了固定时间控制方案和同步策略。所得定理由于采用了积分区间分段法和函数极值法,其给出的收敛时间更加精确。此外,所设计的控制方案不仅可抵消外部扰动的不利影响,而且还给出了收敛时间上界的一个更为精确的计算公式。利用所得理论结果为带有磁功率扰动的互联电力系统设计了控制方案与同步策略,数值结果表明两种控制设计方法对保障电力系统稳定有序运转是有效可行的。5、研究了一类含扰动混沌系统的固定时间控制与投影同步问题。首先利用直接积分法给出了一个具有更加精确收敛时间的固定时间稳定性定理。再根据系统的内部结构设计了一个新的非奇异积分型滑模面,并利用滑模技术得到了滑模控制方案,将系统的混沌轨迹镇定到了原点。基于所给定理和反步控制思想设计了一个鲁棒投影同步方案,使系统在固定时间内实现了混沌同步。在同步方案中由于投影比例因子的存在,其同步方式可以根据需要灵活转换,因而在一定程度上可以提高信息传输的安全性。将所得理论结果应用到永磁同步风力发电机系统的混沌控制中,数值结果表明控制设计不仅能抑制该系统的混沌振荡,还能实现发电机系统之间的投影同步。6、研究了带有时滞和外部扰动混沌系统的函数投影同步问题。首先基于间歇控制思想设计了一个新的分段连续微分系统,并利用数学归纳法得到了一个新的固定时间稳定性定理。根据该定理设计了状态反馈控制方案,使混沌

关键词：电力系统混沌系统快速收敛固定时间稳定性变指数控制滑模控制

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应用于机器人导航问题的固定时间时变算法

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计算机应用 2024年第S2期44卷 154-158页

作者：王燕飞张鹏代祥光李慧君国能包头能源有限责任公司万利一矿内蒙古鄂尔多斯017000 西南大学电子信息工程学院重庆400715 重庆三峡学院智能信息处理与控制重点实验室重庆404100

针对在求解时变优化问题的过程中传统的迭代算法容易产生较大的漂移误差,以及预测矫正算法收敛性能不佳等问题,提出一种基于神经动力学方法的固定时间时变算法。首先,通过对数障碍罚函数法将具有时变目标函数和时变约束函数的时变优化... 详细信息

针对在求解时变优化问题的过程中传统的迭代算法容易产生较大的漂移误差,以及预测矫正算法收敛性能不佳等问题,提出一种基于神经动力学方法的固定时间时变算法。首先,通过对数障碍罚函数法将具有时变目标函数和时变约束函数的时变优化问题转化为无约束优化问题;其次,引入固定时间稳定性的概念设计算法,用于跟踪时变优化问题的最优解;同时,通过李雅普诺夫理论证明了所提算法的收敛性和固定时间稳定性。与有限时间收敛算法相比,所提算法能在固定时间内收敛到时变问题的最优解,且收敛时间与系统的初始值无关。数值仿真实验结果表明:所提算法能在约0.5 s之前追踪到时变优化问题的最优解且收敛精度保持在10^(-5)以下。与预测矫正算法相比,所提算法在保持良好的收敛精度的同时,收敛时间缩短了约0.3 s。将所提算法应用到2组机器人导航实验中,实验结果表明:所提算法能在不同初始条件下实现移动机器人的实时避障和导航。

关键词：时变优化神经动力学方法固定时间稳定性李雅普诺夫理论机器人导航

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