鲁棒伺服系统(续)

鲁棒伺服系统（续）四、鲁棒跟踪系统可达到的转移矩阵本节讨论内部稳定鲁棒跟踪系统中从ｒ到ｙ可达到的转移矩阵级。首先用下式定义Σ（ｐ）级。Σ（ｐ）是所有转移矩阵的级，这些转移矩阵可由两个补偿器在保持系统内部稳定的情况下获得。因而可得到如下定理。定理３：假...     

基于动态面的船舶航向自适应神经网络控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应神经网络控制器。该方法通过引入一阶低通滤波器,消除了反步法设计中由于反复对虚拟控制的求导而导致的复杂性问题,同时还避免了控制器可能存在的奇异值问题。利用Lyapunov设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹,还能跟踪误差通过控制器的设计参数加以调整。     

遥操作机器人系统H∞混合灵敏度鲁棒控制器设计

基于H∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计了主从机械手的控制器。提出了实用的加权函数选择方法和一种控制器降阶方法。采用MATLAB鲁棒控制工具箱进行仿真实验,结果表明系统在受扰情况下,具有良好的鲁棒稳定性和跟踪性能。     

船舶航向非线性系统的自适应动态面控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器.由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单.所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐近跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整,同时该算法还能克服可能存在的控制器奇异值问题.数字仿真结果表明,控制系统对给定航向的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性.     

鲁棒最优控制在舰炮随动系统中的应用

针对舰炮随动系统可能出现参数摄动和外部干扰的问题，提出一种鲁棒最优控制方法。根据舰炮随动系统的基本原理，建立基于鲁棒最优控制的仿真模型，并以某型舰炮为例，利用该模型进行计算机仿真，仿真结果表明该控制方法可以满足舰炮随动系统对目标的跟踪特性，又能有效地提高系统的稳定性.     

船舶航向非线性系统自适应动态面控制器设计

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器.由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单.所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整.以中远集装箱船COSCO Shanghai号为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的.     

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。     

基于改进GA优化的水下机器人航向鲁棒控制

基于某型号水下机器人水平面线性化模型,针对水下机器人系统存在的多种不确定因素,工作环境复杂多变的问题,采用混合灵敏度法设计水下机器人航向鲁棒控制器。在设计中,通过罚函数小生境遗传适应度值作为桥梁建立起遗传寻优与混合灵敏度参数之间的关系,构成多目标优化问题寻优加权函数。实验结果表明,所用方法可在保证系统较强鲁棒性的同时,又能兼顾时域指标和混合灵敏度加权函数频域要求,获得综合性能指标最优的鲁棒控制器,控制效果较好。     

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。     

线性不确定离散系统的鲁棒H∞控制器设计

研究了一类具有范数有界非线性不确定性的线性离散时间系统的鲁棒H∞控制问题.目的是设计输出反馈控制器和估计不确定性的界,使得闭环系统鲁棒稳定且具有给定的H∞性能水平.首先,利用二次Lyapunov函数方法给出了无激励系统的鲁棒H∞性能分析结果,然后,通过线性矩阵不等式方法,分别给出了鲁棒H∞性能所能容忍的不确定性的界的求...     

基于响应面法的鲁棒可靠性研究

本文将鲁棒可靠性理论与响应面法相结合,提出了一种计算复杂系统的鲁棒可靠性的数值算法,由于不用计算导数,计算相对比较简单,可有效提高计算效率,从而拓宽了鲁棒可靠性理论的应用范围.同时,对鲁棒可靠性的指标进行了改进,提出了鲁棒可靠性因子的概念,使凸模型更好地与已知的信息相结合,在一定程度上克服了原有鲁棒可靠性理论上的不足.数值算例表明所提出的方法在计算复杂系统鲁棒可靠性的有效性.     

基于双自由度控制系统参数化的鲁棒直流伺服系统设计

本文介绍一种基于双自由度（ＴＤＯＦ）控制器的通用鲁棒伺服系统设计方法。以前的方法已推广到不稳定设备中并设计了没有任何速度传感器的鲁棒位置伺服控制器。它是采用微处理机实现的，其控制性能已为实验室试验所证实。最后，已把所推荐的一种伺服控制器应用到自动机械手的运动控制中。     

简化的鲁棒自适应自动舵控制算法设计

为研究船舶航向非线性系统的自适应跟踪控制问题,在考虑舵机伺服系统特性的情况下,提出一种简化的鲁棒自适应神经网络动态面控制算法.采用RBF神经网络逼近模型不确定性,简化自适应参数调整方法,解决了动态面控制自适应参数过多的问题.该算法设计的控制器复杂性低且只有1个在线调整自适应参数,易于工程实现.该算法可以保证闭环信号的渐近稳定,使航向跟踪误差任意小.仿真结果验证了控制器的有效性.     

闭环增益成形算法在舵阻摇系统中的应用

给出了单输人多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。考虑到舵阻摇系统的闭环传递函数阵一定是奇异的，以及具有1个输入控制2个输出的特点，在保证其中1个输出尽量小而另1个输出跟踪输入的前提下，将闭环传递函数阵即补灵敏度函数阵设为具有一阶惯性的奇异阵，设计出鲁棒控制器。研究并建立舵阻摇系统的非线性模型，并在Matlab中通过编写S函数来实现。用设计好的控制器对非线性模型进行仿真，运用Simulink工具箱得到仿真曲线，从仿真曲线可看出此控制器具有良好的鲁棒性能。通过分析并比较组摇前和组摇后的各组仿真曲线，算出减摇率在50%左右，减摇效果较好。     

欠驱动船舶路径跟踪的神经滑模控制

为实现欠驱动船舶在存在风浪流外界干扰和参数摄动条件下的路径跟踪控制,提出一种基于可视距离的神经滑模路径跟踪鲁棒控制器。利用可视距离思想,根据期望路径与当前位置信息,分别设计船舶纵向速度和艏摇角的参考值,并视为镇定位置误差的虚拟控制律,将路径跟踪问题转化为纵向速度和艏摇角的镇定问题;结合神经网络和滑模方法,设计一种新的神经滑模鲁棒控制器,实现了对虚拟控制律的跟踪控制,无需确定参数摄动和外界干扰的上界,避免了控制器容易出现的饱和问题和抖振现象。仿真试验表明,设计的控制器对欠驱动船舶的模型摄动和外界干扰变化不敏感,可以实现路径的理想跟踪。     

鲁棒最小方差滤波在惯导初始对准中的应用研究

在运载体机动时，卡尔曼滤波器会导致捷联惯导系统初始对准时产生较大的机动误差。而H∞鲁棒滤波技术将噪声和不确定输入看作是只知道上界的参数，而不是统计特性服从某一分布的随机向量，从而提高了系统的鲁棒性。但由于H∞滤波一般不单独考虑系统不确定项的影响，从而得到的结果较为保守。因此，学者们又提出了离散时间不确定系统的鲁棒最小方差滤波技术。计算机仿真结果表明，用鲁棒H∞滤波器和鲁棒最小方差滤波器代替卡尔曼滤波器对SINS初始对准时的状态变量进行估计校正后，能有效降低SINS初始对准的机动误差，提高系统初始对准的精度。但鲁棒最小方差滤波器比鲁棒H∞滤波器滤波校正效果更好。     

液压操舵系统H2鲁棒优化控制研究

讨论了液压操舵系统的H2鲁棒优化控制方法，针对某液压舵系统系统设计了H2鲁棒优化控制器，并进行了仿真试验，仿真试验证明，该控制器优化了动态性能，能有效地抑制负载扰动和测量噪声的影响，提高了系统的鲁棒性。     

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。     

NTSM控制的AUV路径跟踪控制研究

针对非线性欠驱动自治水下机器人（Autonomous underwater vehicle，缩写为AUV），提出了一种基于非奇异终端滑模（Non—singular terminal sliding mode，缩写为NTSM）控制的鲁棒路径跟踪控制方法。在跟踪控制系统中，采用的参考变量为非时间量，摆脱了时间因素的影响，有利于提高AUV在不确定环境中的跟踪能力。应用指数趋近律进行NTSM控制器设计，能保证系统状态在有限时间内到达平衡点。数值仿真结果验证了该控制律的路径跟踪效能。