一种优化控制条件下的黎卡提方程的解析解

提出了一种用分块求解黎卡提方程的方法，利用控制条件中的系数特征把一个非线性方程组分解成若干个相互独立的线性和非线性方程组，这样能使求解过程大大简化，节省工作量，使黎卡提方程在最优控制过程中能得到最优解。并以轿车主动悬架最成控制模型作为应用帝例，推导了特定控制条件下黎卡提方程的解析解。通过实例证明文中提出的分块求解黎卡提方程方法是完全可行的。     

一类时滞系统的可靠控制设计

研究一类不确定、时滞、非线性系统的可靠控制问题，针对一类含有时变多状态滞后、参数不确定性和未知非线性的系统，采用带有滞后的状态反馈控制，给出时滞系统对执行器失效和传感器失效具有完整性的充分条件和可靠控制算法。仿真结果验证算法的有效性。     

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。     

欠驱动AUV水平面运动的镇定控制设计

通过对欠驱动AUV的水平面三自由度运动方程和轨迹方程的简化分析,设计了一种镇定控制律。基于全局微分同胚坐标变换将欠驱动AUV的数学模型转化为级联形式的非线性系统,并证明了原系统的镇定问题可简化为级联子系统的镇定问题。通过状态反馈控制研究得到镇定控制律,证明了控制律的收敛性,并且进行了镇定仿真实验演示。仿真结果表明控制律的有效性,能够在任意初始条件下实现镇定控制。     

欠驱动船舶全局K指数航迹跟踪的级联反步法

研究一类欠驱动船舶的全局航迹跟踪问题。首先对船舶动态系统和期望动态系统分别进行全局微分同胚变换,得到航迹跟踪的误差动态方程,由此将航迹跟踪问题转化为误差动态系统的镇定问题,然后利用级联系统理论将误差动态方程的镇定问题分解为两个独立子系统的镇定问题。通过分别为子系统设计全局指数稳定控制律实现了欠驱动船舶的全局K指数航迹跟踪。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

统一混沌系统的脉冲鲁棒镇定

对统一混沌系统的鲁棒镇定问题进行了分析，采用脉冲控制方法对该类系统进行控制，利用Lyapunov函数得出受不确定扰动的统一混沌系统鲁棒镇定的充分条件，并且用数值仿真说明得到的充分条件是有效的。     

基于动态贝叶斯的船舶中央冷却水系统状态推理

针对船舶中央冷却水系统日益复杂、处理这类信息时存在很大不确定性的问题，将动态贝叶斯网络运用于复杂管路系统的检测与控制中。通过全面分析某型船舶中央冷却水系统各个部件之间的相互关系以及评估参数，建立系统的动态贝叶斯网络模型，运用BK算法对系统的运行状态进行推理。使目标节点的各个特征因素以及不同时间片同一特征因素相互修正，克服系统检测时不确定性、数据不完整和主观性。通过仿真表明，动态贝叶斯网络在不确定环境和数据缺失的情况下可以考虑时间的因素进行有效的状态推理并实现有效的控制。     

双线性系统执行器故障情形容错设计

双线性系统容错控制的主要问题在于处理模型中的非线性项与多模型同时镇定。本文通过在各控制通道嵌入适当的增益，结合Riccati方程中加权矩阵Q和R的适当选取，并考虑系统的状态可达集，设计了一种简单易行的线性状态反馈方法，实现了双线性系统的容错控制。最后，通过仿真结果证明了方法的有效性。     

基于反推策略的船舶直线航迹控制算法研究

为实现船舶直线航行的轨迹控制,基于船舶航行基本原理,建立了船舶航行运动的非线性模型。针对模型强非线性的特点,依据输入-状态反馈线性化原理,将非线性模型转化为具有下三角结构的线性模型,并基于反推技术和状态反馈,设计了船舶直线航行控制器。根据Lyapunov方法证明了闭环航迹系统是可镇定的。仿真结果验证了所提控制算法的正确性和有效性。     

基于动态贝叶斯的船舶中央冷却水系统状态推理

针对船舶中央冷却水系统日益复杂、处理这类信息时存在很大不确定性的问题,将动态贝叶斯网络运用于复杂管路系统的检测与控制中。通过全面分析某型船舶中央冷却水系统各个部件之间的相互关系以及评估参数,建立系统的动态贝叶斯网络模型,运用BK算法对系统的运行状态进行推理。使目标节点的各个特征因素以及不同时间片同一特征因素相互修正,克服系统检测时不确定性、数据不完整和主观性。通过仿真表明,动态贝叶斯网络在不确定环境和数据缺失的情况下可以考虑时间的因素进行有效的状态推理并实现有效的控制。     

基于强化学习的船舶微电网能量管理策略

全电船舶将柴油发电机、电池储能系统、光伏发电系统相结合，以电能形式满足船舶日常各类运行的需求，提升了船舶能量的利用效率。然而，受到光伏强度和环境温度不确定性的影响，光伏发电系统的有功出力曲线呈现随机性和波动性，进而导致船舶微电网能量管理策略需要兼顾最优性和鲁棒性。为制定有效的能量管理策略，提出一种基于强化学习技术的全电船舶微电网能量管理模型及算法来克服不确定性的影响，算法求解得到的能量管理策略能根据随机性因素的实时变化动态修正，可保持船舶能量消耗处于最优状态。最后通过算例验证了所提算法的可行性和有效性。     

时滞线性系统完整性控制的容错性研究

研究了线性时滞系统的一类容错控制问题。基于Lyapunov方法,证明了当系统采用一种带时滞的状态反馈控制律时,该系统对于传感器和执行器故障具有完整性。所给的仿真例子验证了本文提出的方法的有效性。     

欠驱动无人艇的全局时变反馈镇定控制

欠驱动水面船舶的镇定控制大多采用切换控制的方法,对该问题的研究普遍存在需要角速度持续激励的问题,时变控制可以有效解决该问题,但时变系统存在构造李雅普洛夫函数的困难,为此提出了一种时变状态变换,并基于反步法构造了该系统的李雅普洛夫函数,从而设计了一种全局时变反馈镇定控制器,取消了对初始条件角速度不能为零的约束。仿真结果验证了所提出方法的有效性。     

基于扩张观测器的ROV固定时间轨迹控制

针对六自由度遥控无人潜水器（ROV）的轨迹规划控制问题，提出基于固定时间扩张观测器的非奇异积分终端滑模控制方法。建立考虑系统模型不确定性及外界扰动的ROV六自由度数学模型，采用一种基于固定时间收敛的扩张状态观测器，实现对系统集总干扰的准确估计以补偿控制系统的控制律；设计固定时间非奇异积分终端滑模控制器以保证ROV系统的轨迹跟踪性能，并基于Lyapunov稳定性理论证明系统的固定时间稳定性。仿真结果表明：与以往控制方法相比，文章所提方法提高了控制系统的性能及精度，可保证水下机器人在不同初始状态下均能在固定时间内达到轨迹跟踪的效果。     

欠驱动水面船舶滑模控制研究

针对二自由度船舶运动非线性系统的镇定控制问题,根据滑模控制对系统的外界干扰具有鲁棒性的特点,提出了稳定滑模控制算法,该方法首先从船舶运动系统中的各个子系统任取出一个变量,组合成一个中间变量;之后以中间变量为出发点构造系统的滑模函数,从滑模控制器设计的角度来求取控制率,保证中间量在有限时间内可以收敛到平衡点,从而保证系统状态收敛到收敛域内,进而保证镇定控制问题的稳定性,仿真结果表明了该控制算法的有效性。     

推力受限的ROV预设性能精准跟踪控制北大核心CSCD

[目的]针对有缆水下机器人(ROV)推进器推力/力矩受限的现实情况,研究面向三维轨迹跟踪的预设性能精准控制问题,同时考虑系统不确定性、水下环境干扰等未知因素,提出基于有限时间扩张状态观测器和预设性能变换的精准跟踪控制方案,确保轨迹跟踪误差快速镇定。[方法]首先,针对推进器饱和约束,设计补偿系统消除输入饱和限制;其次,设计有限时间扩张状态观测器,对外界扰动和未知系统动态进行集总观测和补偿;进而,基于预设性能函数和误差转换函数,将受预设性能限制的跟踪误差转换成非受限的跟踪误差并构造积分滑动模态,采用快速幂次趋近律和边界层减缓执行器抖振;最后,采用Lyapunov理论证明所提出算法的整体稳定性。[结果]仿真结果验证了所设计控制方法的有效性和优越性。[结论]该控制方案可为解决集总扰动下推力受限的ROV轨迹跟踪预设性能精准控制问题提供一种新的解决方案。     

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.     

基于无模型的船舶航向跟踪控制

针对非线性船舶航向运动数学模型中存在的显著不确定性问题及其控制器输入饱和限制问题,提出一种基于Backstepping的直接自适应神经网络控制方法。采用Backstepping方法对船舶航向控制系统进行递归式设计并借助一种饱和内补偿辅助系统处理系统中的输入饱和限制问题;同时,从实际应用的角度出发,充分考虑系统中存在的显著不确定性并运用径向基神经网络对不确定性进行估计和补偿,使所设计的控制器更贴近工程应用。仿真计算结果验证了所提控制方法在船舶航向控制系统中的有效性,可实现高精度的航向保持控制。     

基于零空间的船舶自主靠泊自抗扰控制分配

[目的]针对船舶自主靠泊过程中遇到的环境载荷、岸壁效应、模型不确定以及控制分配误差等多源干扰的影响,提出一种基于零空间的自抗扰控制（ADRC）分配方法。[方法]首先,建立船舶靠泊运动数学模型、多源干扰模型和控制分配模型,并据此设计神经网络扩张状态观测器（NNESO）实时估计船舶运动及其所受到的多源干扰;然后,引入零空间技术设计控制分配算法,并基于该方法实现先泊位外镇定再平行靠泊方案;最后,证明船舶自主靠泊系统在所提方法下所有误差信号一致最终有界,保证船舶自主靠泊过程的安全性。[结果]仿真对比结果表明,所提方法在轨迹跟踪效果与二次规划（QP）法近似的情况下,求解所需时间为其1.3%,艏向最大分配误差为伪逆法（PI）的36.51%。[结论]所提方法在满足靠泊运动控制精度的同时,求解所需时间明显缩短,最大分配误差显著降低,保证了控制分配的实时性与精确性。     

时滞反馈混沌系统的同步控制方法

研究了带有时滞反馈的无限维混沌系统的分岔行为,提出了一种时滞混沌系统的状态反馈同步控制方法,使得闭环系统的同步误差大范围渐进稳定,文中给出了实现时滞混沌系统同步控制的条件。在仿真实验中,以二阶无限维时滞混沌系统为例,实现了混沌系统的同步控制,仿真结果表明,该同步方法的同步时间短,且具有较强的抗干扰能力。