检索结果-内蒙古大学图书馆

控制理论与应用 2018年第7期35卷 963-972页

作者：王晴余瑶孙长银北京科技大学自动化学院北京100083 东南大学自动化学院江苏南京210096

本文针对具有外部干扰,参数摄动和非连续未知非线性气动影响的一般高超声速飞行器纵向动力学问题,设计了分布式鲁棒反步跟踪控制器.为了处理复杂的系统,将标准反步控制和信号补偿方法结合起来构成一个"简单"的鲁棒控制器.该... 详细信息

本文针对具有外部干扰,参数摄动和非连续未知非线性气动影响的一般高超声速飞行器纵向动力学问题,设计了分布式鲁棒反步跟踪控制器.为了处理复杂的系统,将标准反步控制和信号补偿方法结合起来构成一个"简单"的鲁棒控制器.该方法不仅可以保证闭环系统半全局鲁棒跟踪性能,也可保证系统跟踪误差以期望的收敛速度收敛到期望的误差范围内.最后,带有非线性不确定性,外部干扰和参数扰动的仿真系统说明了该方法的有效性.

关键词：高超声速飞行器鲁棒反步非线性不确定性

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面向系统不确定的柔性机械臂神经网络自适应控制

面向系统不确定的柔性机械臂神经网络自适应控制

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作者：徐海钦河南理工大学

学位级别：硕士

柔性机械臂被广泛地应用于不同的领域。随着柔性机械臂技术的快速发展和广泛的应用,在不同的环境下,对精细工作和灵活控制的要求越来越高。然而,由于柔性机械臂动力学模型越来越复杂,在实际的工程应用中无法获得柔性机械臂动力学的精确... 详细信息

柔性机械臂被广泛地应用于不同的领域。随着柔性机械臂技术的快速发展和广泛的应用,在不同的环境下,对精细工作和灵活控制的要求越来越高。然而,由于柔性机械臂动力学模型越来越复杂,在实际的工程应用中无法获得柔性机械臂动力学的精确知识。此外,柔性机械臂的工作环境可能是非常不确定的,如外部环境的变化和有效载荷的变化等。因此,柔性机械臂控制中的一个关键问题是克服上述不确定性。基于此,本文重点考虑了系统不确定性、外部扰动、死区输入以及目标捕获对控制性能的影响,在建模中考虑多种非线性,进而依据神经网络自适应控制理论和Lyapunov稳定性理论,提出了能够提高系统跟踪精度的控制算法。主要研究内容如下: (1)研究了柔性机械臂系统中的不确定非线性问题。针对神经网络不确定估计的有效性提出了一种新的神经网络权值更新律,从而在保证神经网络学习性能的基础上,实现柔性机械臂的高精度轨迹跟踪。首先,通过奇异摄动分析将系统解耦为快慢子系统;随后,针对慢变刚性子系统的动力学模型,基于在线数据记录模型构造新型预测误差,结合跟踪误差设计自适应控制律,针对快变柔性子系统采用滑模控制抑制弹性振动;最后,构建了扰动观测器实时估计复合扰动信号,并纳入在线数据记录模型作为前馈补偿。 (2)研究了包含系统不确定非线性以及输入死区的柔性机械臂轨迹跟踪问题。首先,在建立系统动力学模型时,不仅考虑系统不确定性和外部扰动,而且考虑了系统输入的死区模型来描述柔性机械臂执行机构存在的输入非线性,从而建立更切合实际的动力学方程;随后,在依据反步法设计控制器时,采用Nussbaum的增益函数处理由死区引起控制增益时变的未知动力学模型,提出了稳定的神经网络自适应控制方法。 (3)研究了柔性空间机械臂在目标捕获时的混合体动力学运动控制问题。为了提高系统在冲击效应影响下的鲁棒性,提出了一种鲁棒自适应神经网络控制器。首先,考虑漂浮基柔性空间机械臂的目标捕获过程,通过动力学分析建立混合体动力学方程;随后,通过奇异摄动解耦对其进行快慢子系统的分解,对混合体刚性运动设计镇定运动控制器,对柔性运动设计振动抑制控制;最后将切换系统和神经网络自适应控制相结合,实现主动镇定控制中的鲁棒控制和自适应控制的平滑切换,提高系统性能。最后,对本文的工作进行了归纳总结,并对柔性机械臂的后续研究发展做了展望。本文共有图24幅,表1个,参考文献128篇。

关键词：柔性机械臂非线性不确定性神经网络自适应控制鲁棒控制输入死区扰动观测器

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信息受限下复杂网络的分布式状态估计研究

信息受限下复杂网络的分布式状态估计研究

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作者：曾博儒广东工业大学

学位级别：硕士

复杂网络是由大量节点组成的网络,这些节点之间存在一定的联系。在日常生活中,复杂网络的例子随处可见,比如,电网、万维网(WWW)、航线网和疾病传播网。小世界网络和无标度网络的发现使复杂网络的研究取得了引人注目的进展,同步、状态估... 详细信息

复杂网络是由大量节点组成的网络,这些节点之间存在一定的联系。在日常生活中,复杂网络的例子随处可见,比如,电网、万维网(WWW)、航线网和疾病传播网。小世界网络和无标度网络的发现使复杂网络的研究取得了引人注目的进展,同步、状态估计等问题也随之引起了研究者们的极大研究兴趣。由于复杂网络中的节点通常分布在不同地点,因此需要利用通信网络进行数据传输。由数据传输引起的各种问题(包括采样、网络攻击等)会导致节点有时候无法获得其他节点的准确信息。因此,需要进行信息受限下复杂网络的状态估计研究。本文针对复杂网络系统,在信息受限下,基于经典Kalman滤波方法研究了其分布式状态估计问题。具体研究工作如下:(1)对于工程实际中的复杂网络系统,由外界噪声等引起的非线性不确定性是不可避免的,而在经典Kalman滤波框架下提出的扩展Kalman滤波方法只能处理精确已知且可微的非线性。为了处理非线性不确定性,现有文献提出了扩展状态方法。本文在此基础上,针对具有非线性不确定性的复杂网络系统,提出比集中式计算量更小的分布式扩展状态方法。首先设计分布式状态预测器,并在此基础上设计分布式状态估计器。然后,设计最优状态估计器增益,并得到用递归Riccati方程表示的预测误差协方差上界。最后,使用向量化方法,得到预测误差协方差上界稳定的充分条件,并使用基于向量的迭代方程表示。与已有相关文献结果相比,该条件的保守性更小。(2)针对具有多速率采样、随机注入攻击函数的复杂网络,设计一种可靠的分布式状态估计方法。首先当复杂网络在状态更新速率与量测采样速率相同时,通过统一形式获得状态更新点处的最优局部估计器,该分布式估计器有效解决了复杂网络受到的随机注入攻击和非线性不确定扰动。然后,基于数学归纳法推导出状态估计误差协方差的最优上界和最优状态估计器增益。与现有的传统提升方法相比,新提出的估计算法能有效解决非线性不确定性带来的计算问题。最后,数值仿真例子表明所设计的分布式状态估计方法可行。

关键词：复杂网络分布式状态估计非线性不确定性多速率采样随机注入攻击

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四旋翼植保无人机航迹跟踪和容错控制研究

四旋翼植保无人机航迹跟踪和容错控制研究

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作者：赵德权四川农业大学

学位级别：硕士

众所周知,植保是农业生产的一个重要环节,可以促进农作物的生长,保障农作物的产量与质量。随着农业现代化、机械化、自动化的发展,四旋翼农用无人机在农业植保领域扮演着越来越重要的角色。大量植保无人机都需要按照预定航迹作业且难以... 详细信息

众所周知,植保是农业生产的一个重要环节,可以促进农作物的生长,保障农作物的产量与质量。随着农业现代化、机械化、自动化的发展,四旋翼农用无人机在农业植保领域扮演着越来越重要的角色。大量植保无人机都需要按照预定航迹作业且难以避免执行器故障、传感器故障的发生。本文综合考虑四旋翼植保无人机存在风力扰动、时变负载、时间延迟和执行器故障等扰动因素,对其航迹跟踪控制和容错控制问题展开研究。主要研究内容如下:首先,基于Newton-Euler方程,建立四旋翼植保无人机非线性动力学模型,并根据四旋翼植保无人机欠驱动特性设计内外环控制的系统总体控制方案。其次,针对风力扰动下四旋翼植保无人机航迹跟踪控制问题,借助Dryden模型生成紊流风场,建立含有风力扰动的动力学模型。采用模糊逻辑系统逼近系统非线性不确定性,结合自适应滑模控制方法设计一类自适应模糊滑模航迹跟踪控制器,并通过Lyapunov稳定性理论证明系统的稳定性。通过仿真实验验证控制算法的有效性。然后,考虑实际作业过程中植保液质量变化的问题,建立含有时变负载的动力学模型。将系统非线性不确定性和虚拟控制器导数的范数上界放缩为一个未知正常数和未知光滑函数的乘积,并设计自适应律估计未知参数。结合估计值和反步控制方法设计一类结构简单的自适应反步航迹跟踪控制器,并证明该控制器能够保证系统的状态量有界,同时也进行了仿真实验验证。最后,针对在时变负载、系统时滞非线性不确定性和外部扰动情况下,四旋翼植保无人机发生执行器损伤故障的容错航迹跟踪控制问题,建立含有执行器故障的动力学模型,并提出一类自适应反步容错航迹跟踪控制算法。将时滞非线性不确定性范数上界放缩为线性形式与非线性形式的组合,结合Razumikhin定理进行稳定性分析证明,并通过仿真实验验证所提出的控制算法具有良好的抗干扰能力和容错跟踪能力。

关键词：四旋翼植保无人机航迹跟踪容错控制非线性不确定性时间延迟

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基于状态观测器的非线性系统故障检测方法研究

基于状态观测器的非线性系统故障检测方法研究

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作者：贾向毅河南大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,控制系统越来越复杂,继而不可避免的可能会出现故障,一旦发生故障,轻则影响产品质量,降低生产效率,重则造成财产损失,危及生命安全,因此故障检测技术应运而生,通过准确的故障检测方法,达到及时检测突发故障的目的,... 详细信息

随着科学技术的发展,控制系统越来越复杂,继而不可避免的可能会出现故障,一旦发生故障,轻则影响产品质量,降低生产效率,重则造成财产损失,危及生命安全,因此故障检测技术应运而生,通过准确的故障检测方法,达到及时检测突发故障的目的,对于及时止损有重要意义。随着国内外专家学者研究的不断深入,针对线性系统的故障检测方法已趋近成熟,然而在实际工业生产过程中,大多数控制系统呈现不同程度的非线性,此时线性系统一些故障检测方法就不再适用,这就迫使人们致力于非线性系统故障检测的研究。随着专家学者多年的研究,非线性系统的故障检测技术已经取得了很大的进展,然而,针对不同程度的非线性系统,如带有有界扰动和传感器故障的离散非线性系统,基于状态估计观测器的故障检测和故障估计没有一种有效可行的分析求解方法,无法实现准确的故障检测和估计;对于带有未知输入和执行器定值故障的非线性系统,故障估计观测器的构建以及参数求解的简化都是亟待解决的难点;针对带有传感器故障的一类非线性非结构化模型不确定系统,考虑同时存在系统输入和状态变量,部分状态可量测的非线性情形,故障检测方法的研究就变得极具挑战性。本文将以非线性控制系统为研究对象,采用状态估计观测器,未知输入观测器,线性矩阵不等式等主要工具和手段,设计传感器或者执行器故障检测方法,并且通过仿真实验,验证方法的有效性。本文的主要研究内容如下:（1）针对带有有界扰动和传感器故障的离散非线性系统,提出了一种基于状态估计观测器的故障检测和估计方法。构建一个合适的状态估计观测器,对带有传感器故障的系统建模时,通过把传感器故障转移到状态方程,然后使用H2最优化技术减少干扰输入对残差的影响,结合文中方法可以求解得到观测器各参数。通过设计残差生成器,使得残差信号和传感器故障一一对应,从而实现传感器故障检测。（2）对于带有未知输入和执行器定值故障的非线性系统,通过构建未知输入观测器提出了一种故障估计方法。针对带有未知输入和执行器定值故障的Lipschitz非线性系统,构造一个全维未知输入观测器,并且给出了非线性未知输入观测器（UIO）存在的一个充分条件,继而借助于LMI,把非线性矩阵不等式求解问题转化为LMI求解问题,利用LMI工具箱求解非线性UIO未知增益矩阵,简化了运算复杂度,结合参数估计方法,建立参数估计观测器,估计系统中执行器定值故障。（3）针对带有传感器故障的一类非线性不确定系统,考虑同时存在系统输入和状态变量、部分状态可量测的非线性情形,提出了一种基于自适应阈值的故障检测方法。首先,为了解决系统中部分状态可量测问题,引入线性变换,设计带有传感器故障的一类非线性估计器,其次,在建模的过程中引入一个附加非线性项,然后根据系统模型设计相应的残差生成器,产生残差从而用来检测传感器故障。最后设计自适应阈值选取策略,通过产生的残差信号检测传感器故障。

关键词：状态估计观测器未知输入非线性不确定性残差生成器故障检测

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含有不确定的T-S模糊时滞系统的滑模控制

含有不确定的T-S模糊时滞系统的滑模控制

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第30届中国控制与决策会议

作者：石朝晖张翼沈阳工业大学理学院

本文研究的是一类具有时滞的Takagi-Sugeno(T-S)模糊广义系统的滑模控制问题.针对被控对象的T-S模糊模型,设计积分型滑动面函数.并利用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫稳定性理论,保证系统正则,稳定,无脉冲.设计滑模控制律使系统状态保... 详细信息

本文研究的是一类具有时滞的Takagi-Sugeno(T-S)模糊广义系统的滑模控制问题.针对被控对象的T-S模糊模型,设计积分型滑动面函数.并利用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫稳定性理论,保证系统正则,稳定,无脉冲.设计滑模控制律使系统状态保持在切换面上.最后给出一个仿真实例,证明了所提出理论的有效性.

关键词： T-S模糊广义系统时滞滑模控制非线性不确定性

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有向图下非线性无人机群自适应合围控制（英文）

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控制理论与应用 2015年第10期32卷 1384-1391页

作者：余瑶任昊张兰孙长银北京科技大学自动化学院北京100083

本文研究了有向图下具有非线性和干扰的无人机群的分布式合围控制问题.其中仅部分跟随者是领导者的邻居,对于每一个跟随者,至少存在一条从领导者到这个跟随者有向路径.文中假设无人机的空气动力学特性是非线性不确定的,并且领导者的输... 详细信息

本文研究了有向图下具有非线性和干扰的无人机群的分布式合围控制问题.其中仅部分跟随者是领导者的邻居,对于每一个跟随者,至少存在一条从领导者到这个跟随者有向路径.文中假设无人机的空气动力学特性是非线性不确定的,并且领导者的输出是时变的.结合反推设计方法提出了仅利用邻居信息的分布式合围控制方法,使得跟随者的状态收敛于领导者状态所张成的凸包里.利用神经网络函数逼近技术补偿无人机系统中的非线性不确定项,通过李雅普诺夫稳定性理论证明了合围误差可以以任意收敛速度收敛到原点任意小的邻域.最后通过仿真结果验证了控制协议的有效性.

关键词：合围无人机群系统非线性不确定性自适应神经网络控制图论反推法

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带有时滞和非线性不确定性的中立系统的鲁棒稳定性条件

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纺织高校基础科学学报 2009年第4期22卷 482-487页

作者：刘剑敏吴保卫李永钊陕西师范大学数学与信息科学院陕西西安710062

研究一类带有时滞和非线性不确定性的不确定中立系统的鲁棒稳定性问题.通过选择适当的Lyapunov函数,使用Leibniz-Newton公式的变形,结合自由权矩阵思想,加入一些自由矩阵,并且利用线性矩阵不等式(LMI)技术,得到了新的带有时滞和非线性... 详细信息

研究一类带有时滞和非线性不确定性的不确定中立系统的鲁棒稳定性问题.通过选择适当的Lyapunov函数,使用Leibniz-Newton公式的变形,结合自由权矩阵思想,加入一些自由矩阵,并且利用线性矩阵不等式(LMI)技术,得到了新的带有时滞和非线性不确定性的中立系统的时滞依赖稳定性条件.最后,通过数值算例来验证此方法的可行性以及有效性.

关键词：中立系统渐近稳定性非线性不确定性时变时滞线性矩阵不等式(LMI)

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含有输入时滞的不确定T-S模糊系统的滑模控制

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信息与控制 2012年第5期41卷 622-627,636页

作者：祝乃杰陈蓓牛玉刚华东理工大学化工过程先进控制与优化技术教育部重点实验室上海200237

研究同时包含输入时滞和状态时滞的不确定T-S模糊系统的滑模控制问题,其中非线性不确定项是未知的,并且不满足匹配条件.针对被控对象的T-S模糊模型,设计一种基于积分型切换面的滑模控制器,并利用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫稳定性理... 详细信息

研究同时包含输入时滞和状态时滞的不确定T-S模糊系统的滑模控制问题,其中非线性不确定项是未知的,并且不满足匹配条件.针对被控对象的T-S模糊模型,设计一种基于积分型切换面的滑模控制器,并利用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫稳定性理论,给出滑模动态渐近稳定的充分条件,设计滑模控制律使系统状态保持在切换面上.仿真结果表明,该方法能有效消除非线性不确定性和输入时滞给系统带来的影响.

关键词：输入时滞非线性不确定性滑模控制 T-S模糊模型

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一类退化中立型时滞系统的稳定性

一类退化中立型时滞系统的稳定性

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作者：李艳虹电子科技大学

学位级别：硕士

退化中立型时滞系统,可以看作是具有退化系统和中立型系统的双重性质的系统,因为考虑了时滞的作用,所以退化中立型时滞系统通常能更深刻地模拟科学实际中的问题。由于退化系统是一类非常特殊且重要的系统,其研究对于控制理论的分析有着... 详细信息

退化中立型时滞系统,可以看作是具有退化系统和中立型系统的双重性质的系统,因为考虑了时滞的作用,所以退化中立型时滞系统通常能更深刻地模拟科学实际中的问题。由于退化系统是一类非常特殊且重要的系统,其研究对于控制理论的分析有着十分重要的意义,因此关于退化系统稳定性的研究十分重要。近年来,关于退化系统稳定性的研究得到了国内外学者的重视。退化中立型时滞系统稳定性的判别是一类复杂且困难的问题。本文研究退化系统的稳定性问题,主要探讨含时滞的退化系统稳定性的若干问题,对已有的研究成果给予了完善和改进。具体包括以下三个方面的内容: 1.研究了含有不确定项的混合时滞退化系统的稳定性问题。通过构造适当的Lyapunov泛函,再结合不等式分析的技巧,得到了具有多重时滞的退化系统的稳定性条件。 2.研究了带有非线性不确定性项的退化马尔可夫切换系统的稳定性问题。此系统具有切换系统和退化系统的双重特征,因此研究问题时要考虑其各自的特殊性。通过构造适当的Lyapunov泛函,再结合不等式分析的技巧和拆分矩阵的方法,得到了带有非线性不确定项的退化马尔可夫切换系统渐近稳定性的充分条件。 3.研究了具有混合时滞的不确定退化中立型系统的稳定性问题。所考虑的系统的不确定性是时变有界的,利用Lyapunov泛函,在处理V的导数时,不进行放大估计,而通过引入一些恰当的自由权矩阵,构造多个LMI,从而获得多个LMI的时滞退化中立型系统的渐近稳定性的充分条件。最后通过一个数值实例说明了结论的有效性。

关键词：退化系统中立型系统非线性不确定性稳定性线性矩阵不等式

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