基于观测器的一类非线性系统的自适应模糊控制

针对一类单输入单输出非线性不确定系统,在系统不完全直接可测的情况下,基于李亚普诺夫理论设计方法,通过采用自适应模糊逻辑系统逼近被控对象的未知非线性和引进一种误差观测器,设计了一种基于观测器的鲁棒自适应模糊控制。该方法考虑了函数逼近误差和系统外扰的存在,给出了这个界的自适应估计项,最后证明了所设计的控制器稳定收敛。     

基于观测器的时变时滞不确定系统的强稳定鲁棒H^∞控制器设计

研究一类同时存在状态和控制输入不确定性的时滞系统基于观测器的强稳定鲁棒控制问题，其中不确定性是时变的，满足范数有界条件。被控对象可鲁棒强稳定且满足从干扰输入到控制输出的H^∞范数界约束。     

网络控制系统的输出反馈保性能控制

研究了一类具有不确定时延的网络控制系统输出反馈保性能控制问题.将时延的不确定性建模为系统状态方程系数矩阵的不确定性,在输出反馈条件下,用状态观测器重构系统状态,将保性能控制问题转化为不确定离散系统的输出反馈鲁棒保性能控制问题.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,得出了输出反馈保性能控制律的设计方法.仿真算例说明了设计方法的有效性.     

柴电混合电力推进船舶负载频率H_∞鲁棒控制

[目的]风、浪及海流等多种随机不确定因素会引起船舶综合电力系统负载频率的波动。[方法]采用电池补偿柴油发电机组输出功率与船舶需求功率之间的差值,对柴油发电机组进行二次调频控制,保证船舶电网功率平衡,抑制电网频率波动。建立综合电力推进系统频率控制状态空间模型,基于H_∞混合灵敏度原理,选取合理的灵敏度与补灵敏加权函数设计鲁棒控制器,采用线性矩阵不等式(LMI)方法对设计的控制器进行求解并进行算例仿真。[结果]系统幅频特性表明,设计的鲁棒控制器具有合理性,短时冲击信号作用下的性能表现满足指标要求。与传统PI控制器的对比结果表明,设计的鲁棒控制器能显著抑制随机扰动引起的电网负载频率波动,减小柴油发电机组与电池的功率变化,电池荷电状态(SOC)变化范围明显缩小,可提高船舶电力系统鲁棒稳定性与鲁棒性能。[结论]该系统在各种工况下都能稳定运行并且使电网频率稳定,同时提高柴油发电机组燃油经济性,减小废气排放。     

鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器设计

针对鱼雷型无人水下航行器航行过程中外界环境干扰复杂,航行体系统内部干扰严重的特殊问题,并同时考虑系统参数剧烈变化造成的系统不确定性,设计纵向鲁棒控制器。该控制器采用 PID控制器作为标称控制器控制标称受控对象。利用非线性状态观测器估计受控系统中的不确定性和外界环境干扰,并通过补偿控制律补偿,使整个闭环控制系统具有鲁棒性。将此方法应用于鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器的设计,可大大提高鱼雷型无人水下航行器航行过程中对干扰的抑制和对不确定性的适应能力,保证鱼雷型无人水下航行器在整个航行过程中的姿态稳定,以保证航行任务的完成。     

鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器设计

针对鱼雷型无人水下航行器航行过程中外界环境干扰复杂,航行体系统内部干扰严重的特殊问题,并同时考虑系统参数剧烈变化造成的系统不确定性,设计纵向鲁棒控制器。该控制器采用PID控制器作为标称控制器控制标称受控对象。利用非线性状态观测器估计受控系统中的不确定性和外界环境干扰,并通过补偿控制律补偿,使整个闭环控制系统具有鲁棒性。将此方法应用于鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器的设计,可大大提高鱼雷型无人水下航行器航行过程中对干扰的抑制和对不确定性的适应能力,保证鱼雷型无人水下航行器在整个航行过程中的姿态稳定,以保证航行任务的完成。     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法。考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性。通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用。     

基于鲁棒反馈线性化的船舶航向鲁棒内模控制

针对具有不确定项的船舶航向非线性数学模型,结合鲁棒反馈线性化方法和鲁棒内模控制算法设计出了船舶航向的鲁棒内模控制器.该方法先将船舶航向非线性数学模型鲁棒线性化,在补偿型船舶航向鲁棒控制律的基础上,设计出内模控制算法.鲁棒内模控制器中的反馈滤波器可以抑制参数摄动引起的实际输出与模型输出的误差,并对相关参数进行在线校正.以...     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法.考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性.通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用.     

水下机器人姿态角LQR-鲁棒方差控制实验研究

采用自动平衡控制系统作为物理仿真系统对水下机器人姿态角控制进行实验研究.结合具体系统设计了鲁棒方差控制器,分析了设计参数和系统参数变化对系统性能的影响.针对系统对大偏差和小偏差不同的要求,采用了LQR控制和鲁棒方差控制复合控制器;结合实际参数不确定范围确定了合理的设计参数范围;进一步结合实际调试中的具体问题确定了适当的系统参数.研究表明,LQR-鲁棒方差控制策略可以保证系统在较大范围的参数变化时保持稳定,有适当的带宽,并对随机干扰实现了合理的抑制.研究结果可供研制水下机器人控制系统参考.     

一类时滞不确定性系统的鲁棒H^∞控制器设计

研究一类不确定性时滞系统的鲁棒镇定问题，这类系统的状态和控制存在定常时滞，而且系统的状态和控制输入均含有不确定性，其不确定性满足范数有界条件。本文采用黎卡提方程方法，得到了这类不确定性时滞系统可状态反馈镇定的充分条件，通过解一个特定的黎卡提不等式，即可得到镇定已知系统的控制器。     

基于鲁棒自适应扰动观测器的船舶航向保持控制器设计

针对受外界海洋环境扰动的欠驱动船舶航向保持控制问题,设计一种基于鲁棒自适应扰动观测器的船舶航向保持控制算法。通过Lyapunov理论,证明设计的控制器半全局一致最终有界稳定(Semi-Global Uniform and Ultimately Bounded, SGUUB)。以"育鲲"轮为船舶模型,建立考虑外界干扰的非线性Nomoto数学模型,在4级海况下进行航向保持仿真试验,并且与已有的控制算法进行对比,仿真结果表明:在达到稳定之后,基于鲁棒自适应扰动观测器的船舶航向保持器能使舵机操舵频率明显下降,舵机损耗较低,进一步验证提出的控制器算法具有较好的控制效果和鲁棒性。     

离散输出反馈控制系统的鲁棒容错控制

研究了参数不确定离散系统的鲁棒容错控制问题。针对传感器失效故障,提出了一种基于输出反馈控制的鲁棒容错控制器设计方法,讨论了执行器失效的情况,并用设计示例及仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于高增益观测器的船舶航迹鲁棒跟踪控制

为实现水面船舶的航迹精确跟踪控制,考虑了海浪干扰对控制系统的影响,提出了基于高增益观测器的鲁棒最优控制方法。首先,针对系统内部不确定性和外界扰动对控制精度带来的影响,建立了含有系统复合扰动的非线性航迹跟踪模型;进而,设计高增益观测器对系统复合扰动进行估计和补偿,并设计一个带有前馈补偿器的最优控制器,获得系统的期望跟踪性能。最后针对某船舶进行了航迹跟踪控制的数值仿真试验,仿真结果表明设计的控制器对外界海浪干扰有较好的抑制作用,可以实现船舶航迹的精确跟踪。     

空间目标轨迹跟踪鲁棒最优预见控制算法的研究

针对系统已知的空间目标轨迹,提出了—种基于协调误差的空间目标轨迹鲁棒最优预见跟踪控制算法,其核心是将轨迹的协调跟踪误差和轨迹的位置跟踪误差考虑成系统的状态变量,并实施最优反馈控制．通过设计鲁棒状态反馈控制器,将鲁棒控制与最优预见控制结合起来,求出一种最优控制输入,使得它在已知系统干扰的情况下使得系统具有较好的跟踪性能和鲁棒性．     

基于SMES的电力推进系统鲁棒控制技术

近年来,随着绿色环保政策的推进和新能源动力系统的发展,电力推进船舶的种类和数量不断增加。电力推进船舶具有较好的调速和控制能力。船舶电力推进系统的抗干扰能力和稳定性,关系到电力推进系统的动力输出特性,是电力推进船舶的开发过程中需要重点考虑的方面。本文首先介绍了非线性系统的稳定性控制原理,结合超导储能系统SMES技术,设计一种基于SMES的船舶电力推进系统鲁棒控制器,并进行了该鲁棒控制器的电力系统输出响应仿真,仿真结果表明,该鲁棒控制器能够有效提高电力推进系统的抗干扰能力。     

基于一类2D系统有记忆状态反馈H∞保性能控制

基于Roesser模型研究不确定非线性离散时滞2D系统的H∞控制保性能问题,在非线性项和不确定项满足特定的条件下,分别导出具有H∞控制性能的有记忆状态反馈保性能控制器存在的充分条件,寻找出H∞保性能控制器的优化设计方法,使得闭环系统在渐近稳定的同时,小于某个确定的上界.最后通过仿真验证有记忆状态反馈H∞保性能控制器设计方法的有效性.     

海上航行船舶操纵的非线性鲁棒控制器设计

提出了一种运用自抗扰控制理论设计的非线性鲁棒控制器。波浪干扰的影响通过一种简单的方法计算出来。同时从被有色噪声污染的航向测量中估计出了低频运动成分,这是应用海浪滤波技术做到的。在文中,一种扩张状态观测器被用作海浪滤波器。恶劣海况下的仿真结果表明该控制器对环境干扰和模型扰动具有很强的鲁棒性,同时避免了高频操舵。     

船舶电站双机并联系统的新型控制器研究

基于离散滑模控制理论设计了船舶电站双机并联系统的稳定和有功分配控制器。分析了变速趋近律的运动机理并给出了一种改进算法,通过引入衰减系数以加快趋近速度。只要不确定因素有界,即可保证闭环系统的鲁棒稳定性。通过调整变速趋近律自身参数,可以避免抖振并使系统具有良好的动态品质。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

减摇鳍电液负载仿真台H2/H∞控制器的研究

为了提高减摇鳍加载系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,将混合H2/H∞控制理论和线性矩阵不等式(LMI)方法应用于减摇鳍加载系统的设计,将减摇鳍加载系统的性能要求转化为标准混合H2/H∞风控制问题.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式(LMI)方法所设计的混合H2/H∞状态控制器能在考虑模型不确定性的情况下,有效地提高了系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,改善了加载系统的各项性能.