不确定非线性系统

摘要： 针对一类参数不确定的连续搅拌釜式反应器,使用了一种与被控对象无关的自耦比例–积分–微分(autocoupling proportional-integral-differential,ACPID)控制方法.该方法将系统内部所有不确定因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,并根据ACPID镇定规则建立了连续搅拌釜式反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR)的ACPID控制系统.理论分析了ACPID控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.仿真结果表明了ACPID控制系统的有效性,在CSTR稳态调节控制领域具有重要的应用价值.

摘要： 本文研究了一类具有不确定非线性动力学和未知外部扰动的二阶非线性系统的全局有限时间输出镇定问题.首先,提出了一种全局状态反馈有限时间控制器,实现了二阶非线性系统的有限时间镇定.为了解决只有系统输出可用这种更有挑战性的情况,采用了一种新颖的设计思想,即非分离原理.构造了一个有限时间收敛的状态观测器来估计未知状态.在此观测器的基础上,提出了一种基于输出的有限时间复合控制器.基于李雅普诺夫方法,证明了整个闭环系统的全局有限时间稳定性.仿真结果表明了理论的有效性.

摘要： 针对一类不确定非仿射严反馈非线性系统,提出一种引入动态逆的线性自抗扰控制器设计方法.首先,利用微分同胚映射将严反馈非线性系统变换为积分串联型系统,然后针对积分串联型系统设计线性自抗扰控制器.提出的线性自抗扰控制器将闭环系统划分为3个时间尺度,其中线性扩张状态观测器位于最快的时间尺度上,用来估计系统的状态和总和扰动,动态逆位于次快的时间尺度上用以求解非仿射情况下的控制律,系统动态位于最慢的时间尺度上.利用奇异摄动理论分析了闭环系统的稳定性和性能.提出的自抗扰控制设计方法同样适用于控制增益不确定的仿射非线性系统.仿真和实验结果验证了提出的线性自抗扰控制器的可行性.

摘要： 研究了一类带有状态和输入延迟的范数有界的不确定非线性离散系统的保成本控制问题.应用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,提出了状态反馈控制器存在的充分条件,同时设计的控制器能够确保系统对于所允许的不确定性是渐近稳定的且性能指标不会超过某一给定的上界,因此保成本问题解决.最后通过仿真算例,验证了所提方法的有效性.

摘要： 20世纪系统控制理论对当时人类社会实践与生产活动产生极大影响,为提高人们的生产制造效率夯实理论基石,在不断累积发展经验基础上,上世纪70年代非线性控制理论应运而生,并广泛应用在人们的生活、产生领域中,如控制卫星定位、控制数控机床制动、控制机器人等,继而在弥补线性控制理论空白基础上,持续完善我国控制系统研究体系,其中非线性系统反馈控制作为非线性控制理论重要内容之一,一经推出受到社会各界广泛关注,旨在解决常规线性系统无法解决的问题,凸显非线性系统应用及研究价值.本文通过对几类不确定非线性系统输出反馈控制进行分析与设计,以期为充分发挥非线性系统应用能效提供依据.

摘要： 针对现有处理输入受限非线性系统的方法计算过程复杂,误差大的特点,提出了一种有限时间稳定的控制器分段设计方法.在控制设计过程中,采用加幂积分法设计镇定系统的非饱和有限时间控制器,而当该控制器的输出超过给定的有界上限输出时,利用泛函的知识证明了系统此时也是有限时间稳定的,同时证明了分段点的存在性,给出了对应参数的选取规则,从而实现了输入受限问题的分段处理.仿真结果验证了该方法的有效性.%To solve the problems of current methods in processing the uncertain nonlinear system with input constraints,such as complicated computation and the large errors,we proposed a step-by-step controllerdesigning method with finite-time stability.In the process of the control design,an unsaturated finite-time controller of the system was designed by adding a power integrator.Then,when the output of the controller exceeded the bounded upper-limit output,the functional knowledge was used to prove that the system was finite-time stable at that time and that the segment point was existed,and the selection rules of the corresponding parameters were given.As a result,the segment handling of the input-constraint problem was realized.Simulation results proved the effectiveness of the proposed method.

摘要： 针对不确定非线性多智能体系统的最优协同控制问题,提出了基于辨识-评价结构的在线自适应最优控制方案.由于存在不确定性,针对每一个智能体,分别使用一个辨识神经网络用于估计多智能体系统的动态,以及一个评价神经网络用于近似耦合哈密顿-雅可比方程的解,继而导出最优协同控制律.基于辨识-评价结构,辨识神经网络和评价神经网络可以同步调整权值.通过李雅普诺夫(Lyapunov)直接法同时保证辨识神经网络和评价神经网络的权值误差一致最终有界,及闭环系统的稳定.最后通过仿真验证了所提方案的有效性.

摘要： 针对一类不确定非线性系统提出了一个基于自适应动态规划的事件驱动鲁棒跟踪控制方案.首先,通过系统增广技术将原系统的鲁棒跟踪控制问题转化为增广系统的鲁棒镇定问题;然后,为其标称系统定义一个新的性能指标函数进一步将鲁棒镇定问题转化为标称系统的最优控制问题,并证明了问题转化的等价性;接着,提出了一个事件驱动自适应动态规划算法求解标称系统的HJB方程,即利用一个评价网络近似最优性能指标,进而获得事件驱动近似最优控制策略,并基于Lyapunov稳定性理论证明了所提出的控制方案可保证闭环系统的一致最终有界稳定性;最后,仿真例子验证了所提出的事件驱动鲁棒跟踪控制方案的有效性.%In this paper , an event-driven robust tracking control scheme based on adaptive dynamic programming is proposed for a class of unknown uncertain nonlinear system .Firstly , through system augmentation technique ,the robust tracking control problem of the original system is transformed to the robust stabilizing problem of the augmented system .A new performance index function is defined ,through w hich the robust stabilizing problem is further converted to the optimal control problem of the nominal system .And the equivalence of problem transformation is proved .Then ,an event-driven adaptive dynamic programming algorithm is proposed to solve the HJB equation of nominal system ,i .e .,a critic network is employed to approximate the optimal performance index function , and then the event-driven approximate optimal control policy is obtained .Based on Lyapunov stability theory ,the uninform ultimately boundedness of the closed-loop system is proved .Finally ,a simulation example is given to verify the effectiveness of the proposed event-driven robust tracking control scheme.

摘要： The regulation control for the nonlinear uncertain systems is a central topic in robust control theory.This paper studies the robust regulation control problem for a class of nonlinear uncertain systems with unmodeled dynamics, uncertain nonlinearities, and unknown time-varying control coefficients.A robust regulation control scheme is presented using the changing supply rates technique,Nussbaum function gain as well as local small-gain conditions,and then the stability is analyzed.The simulation example verifies its efficacy.The results show that he proposed control scheme is robust against the unmodeled dynamics,uncertain nonlinearities,and unknown control coefficients;the changing supply rates technique could overcome the possible instability because of the unmodeled dynamic subsystem;Nussbaum function gain could effectively handle serious uncertainties in systems such as the unknown control direction,time-varying unknown control coefficients and so on;local small-gain conditions could well address the unmeasured states growth problems.%非线性不确定系统的调节控制是鲁棒控制理论的重要内容。文章研究一类带有未建模动态的控制系数完全未知的不确定非线性系统的鲁棒调节控制问题，应用改变供能函数率的方法、Nussbaum函数增益及局部小增益型条件，提出了鲁棒调节控制方案；分析了其稳定性；并对所提出的鲁棒调节控制方案进行了仿真验证。结果表明：所提出的控制方案对未建模动态、不确定非线性及时变未知控制系数具有良好的鲁棒性；应用改变供能函数率的方法能够克服未建模动态子系统可能导致的系统不稳定性；Nussbaum函数增益能够有效处理控制方向未知、时变的未知控制系数等严重的系统不确定性；局部小增益型条件可以有效解决不可测状态不确定性的增长问题。

摘要： This paper is concerned with a fuzzy robust H∞ control problem via output feed-back for a class of uncertain nonlinear systems. The uncertain nonlinear systems are represented by fuzzy Takagi-Sugeno (T-S) model, and a fuzzy controller is de-signed based on the state observer. A sufficient condition for the existence of fuzzy controller is given in terms of the linear matrix inequalities (LMIs) and the adaptive law. Based on Lyapunov stability theorem, the proposed fuzzy control scheme such that the desired H∞performance is achieved in the sense that all the closed-loop signals are uniformly ultimately bounded (UUB). Simulation results indicate the effectiveness of the developed control scheme. In this paper, a less conservative fuzzy tracking controller is proposed, where the matching condition and the upper bound are avoided. Comparing with the existing works, the dimension of the LMIs of this paper is reduced.%本文针对一类不确定非线性系统，研究了基于输出反馈的模糊鲁棒H∞控制问题。根据模糊T-S模型表征不确定非线性系统，基于状态观测器设计模糊控制器。由线性矩阵不等式和自适应律给出了模糊控制器存在的充分性条件。基于Lyapunov稳定性理论，提出的模糊控制方案在所有闭环信号最终一致有界意义下实现了期望的H∞性能。仿真结果表明了该方案的可行性。本文所提出的模糊跟踪控制器松弛了保守性，避免了匹配条件和上界。与已有的工作相比，本文约简了线性矩阵不等式的维数。

摘要： 本文针对一类多输入多输出不确定非线性系统，在受到外界未知扰动的影响下，提出了将一种模糊高斯函数神经网络与一种非线性鲁棒控制结合的轨迹跟踪控制设计方法。利用基于Lyapunov稳定性分析方法。证明了在存在有外界干扰情况下，控制系统实现了半全局渐近稳定跟踪控制。最后，利用一类二自由度机器人的动力学模型，对提出的控制设计进行了仿真验证。

摘要： 针对一类带未知干扰和时变参数的二阶不确定非线性系统，基于Lyapunov稳定件理论和Backstepping技术，提出了一种鲁棒自适应迭代学习控制算法。在迭代域内对未知时变参数进行估计，通过鲁棒控制补偿外界不确定干扰，引入反馈控制进一步提高系统的控制性能。该算法不仅适用于初始复位条件下的系统，对满足初始对准条件的系统同样有效。仿真结果验证了算法的有效性。

摘要： 基于之前对单相电弧炉系统反馈线性化的研究，进一步讨论对于基于反馈线性化的存在干扰的单相电弧炉电极调节系统的控制，并且主要基于性能指标来设计控制器。寻找一个可以作为参照的非线性系统作为依据，以此来研究找出控制方法，并且把此方法运用到电弧炉系统中，以达到良好的控制效果。

摘要： 针对滑模控制中不确定上界值的问题,提出了一种基于LSSVM自适应上界学习的滑模控制方法.首先将系统分为确定部分和不确定部分,对确定部分采用状态反馈法进行控制,对不确定系统部分采用最小二乘支持向量机( LSSVM)来完成.该控制器不仅可以保证非线性不确定系统渐近稳定,降低一般滑模控制理论分析的条件,还有效地抑制了抖振.仿真实例表明该设计方法正确有效.

摘要： 在实际的系统中，执行器饱和是一种普遍的现象，它会严重的限制系统的动态性能而且引起系统的不稳定。为了降低饱和的影响，本文针对一类具有Brunovsky标准型以及输入饱和的不确定非线性系统提出了一种基于多层神经网络(MNNs)的自适应控制方法。该控制器由跟踪控制器和饱和补偿器组成。饱和补偿器是根据MNNs设计的。自适应律是由Lyapunov函数得到的。通过Lyapunov定理证明了闭环系统是一致最终有界的。仿真结果验证了该方法的有效性。

摘要： 针对一类带有系统未建模动态和干扰的不确定仿射非线性系统，基于滑模变结构控制和模型偏差补偿控制的思想，给出一种轨迹跟踪数字控制器的实现方法。在采样周期足够小的情况下，利用连续时间系统的前向Euler近似离散模型，首先推导出等价控制项作为前馈控制。然后将导出的状态误差修正项和模型偏差补偿项代替滑模控制中的切换函数，其中状态误差修正项用来保证状态误差趋于零，模型偏差补偿项用来补偿系统的未建模动态和干扰的不确定性，从而既保证了控制系统的鲁棒性，又消除了抖动现象。最后通过构造Lyapunov函数，证明了该控制算法的稳定性，同时以两连杆机械臂的轨迹跟踪为目标的仿真实验也说明了此数字控制器的有效性。

摘要： 针对一类不确定非线性系统,分为已知名义模型和不确定模型两部分,考虑不确定因素的上界已知和未知两种情况,设计一种全局Terminal滑模和基于RBF网络的自适应全局Terminal滑模控制器,使得系统能够很好的跟踪参考输入,并且滑模控制的抖振在使用神经网络估计不确定参数上界时有所减弱,系统具有滑模控制所具有的鲁棒性,最后的仿真证明了理论分析的正确性.

摘要： 针对一类不确定非线性系统,分为已知名义模型和不确定模型两部分,考虑不确定因素的上界已知和未知两种情况,设计一种全局滑模和基于模糊逻辑的自适应全局滑模控制器,使得系统能够很好的跟踪参考输入,并且滑模控制的抖振在使用模糊系统逼近不确定参数上界时有所减弱,系统具有滑模控制所具有的鲁棒性,最后的仿真证明了理论分析的正确性。

摘要： 滑模变结构控制系统能够通过控制其本身结构的变化，使得系统性能保持一直高于一般固定结构控制所能达到的性能，突破了经典线性控制系统的品质限制，适用于非线性的不确定系统。滑模控制能保证在模型的不确定和外部扰动的情况下系统的稳定性与鲁棒性，而且以损失能导致抖振的最优控制性能而得到稳定鲁棒性，同时它的不确定性上界必须是已知的，但有时候很难得到上界。这样提出一种自适应的方法以进一步避免这些问题，同时这种方法能保证闭环系统的稳定性。本论文给出仿真结果来验证该方法的有效性。

摘要： 本文针对一类带有符号未知不确定虚拟控制增益函数(UVCGF)的不确定受扰动非线性系统,通过模糊系统逼近结构完全未知的不确定函数,提出了一种系统的鲁棒自适应模糊控制新算法.该算法基于常规Lyapunov函数,将Nussbaum增益技术融入解耦反演设计方法之中,解决了控制增益为未知函数且控制方向未知的难题,克服了可能存在的控制器奇异值问题,并证明了所得闭环系统的信号半全局一致最终有界.以工程实践中船舶直线航迹控制为例进行仿真,仿真结果验证了该控制器的有效性.

摘要： 不确定非线性控制系统的自适应故障检测与隔离方法，涉及非线性控制系统故障检测与隔离方法。本发明是为了解决现有故障诊断方法能够判断的故障类型较为单一，且未考虑系统参数不确定性的问题。本发明所述方法包括：针对控制系统模型设计不确定参数估计方案，对不确定参数估计值进行实时更新；基于得到的不确定参数的估计值，设计故障检测状态估计器，对系统状态进行估计，得到系统状态估计残差；当在某时刻检测出系统出现故障，判断出现的故障属于哪一种类型，即启动隔离方案。属于非线性控制系统故障检测与隔离领域。

摘要： 本发明公开了一种二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计方法，利用二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计结构进行估计，所述的二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计结构包括扩张状态观测器和控制增益估计模块。本发明建立扩张状态观测器以及控制增益估计模块，实现了对非线性系统的不确定性和控制增益进行同时在线估计，从而为非线性系统的控制器设计过程提供了便利。本发明建立控制增益估计模块，可实现在有限时间内对非线性系统的控制增益进行在线估计，有效地保证了参数估计的实时性、精确度。本发明只基于非线性系统的输入和输出信息进行未知项的在线估计，用于估计高阶非线性系统的不确定性和控制增益。

摘要： 一种具有参数不确定性和多个外部扰动的非线性系统及其设计方法，非线性系统在控制设计中引入虚拟控制函数，使用改进的自适应定律估计外部扰动的未知边界，通过利用这些未知边界的更新值，为这种不确定的非线性系统合成一类连续自适应鲁棒状态反馈控制器u(t)，同时利用李雅普诺夫稳定理论确保所述状态反馈控制器u(t)使非线性系统具有渐进稳定性，可以保证复杂非线性系统在具有不确定性参数和外部干扰时仍具有稳定性。

摘要： 一种基于匹配或不匹配不确定性的DT仿射非线性系统的自适应交错强化学习方法，属于工业控制技术领域，包括如下步骤：(1)基于最优控制的问题，推导匹配和不匹配DT仿射非线性系统鲁棒稳定条件；(2)结合神经网络逼近的交错RL方法寻找一致最终有界(UUB)稳定性的鲁棒控制策略。本发明通过建立一种简化哈密顿‑雅可比贝尔曼(HJB)方程来求解DT仿射非线性系统的鲁棒控制器，在未知结构匹配不确定性和非结构匹配不确定性的适用性意义上更具一般性。

摘要： 本发明公开并网水电站系统不确定非线性模型构建、分析方法和系统，属于并网水电站调速系统暂态特性分析领域。包括：建立不确定非线性并网运行水电站系统模型，基于不确定参数集下的不确定结果输出的动态响应。分析不确定输出结果集的每个状态变量在时刻t的平均值、最大值、最小值、方差、以及带宽，选择时间断面的结果绘制分布图和概率图，分析在参数不确定时系统动态响应输出结果的分布与不确定性。根据并网运行水电站系统的动态响应，提出偏离系统初始值最远点和关于时间序列的平均敏感性指标；利用EFAST方法对特定分布下的参数的敏感性进行分析。本发明较好地分析不同并网运行水电站系统的动态特性与不确定性以及参数敏感性，具有较好迁移性。

摘要： 本发明公开了一种四阶不确定非线性机械臂系统的量测输出反馈控制方法，本发明仅利用时变参数的下界信息，显式地构造了一对不确定矩阵不等式的解。然后，将这些矩阵不等式与改进的动态标度技术相结合，解决了机械臂系统通过输出反馈进行全局自适应状态渐近调节的问题。

摘要： 不确定非线性控制系统的自适应故障检测与隔离方法，涉及非线性控制系统故障检测与隔离方法。本发明是为了解决现有故障诊断方法能够判断的故障类型较为单一，且未考虑系统参数不确定性的问题。本发明所述方法包括：针对控制系统模型设计不确定参数估计方案，对不确定参数估计值进行实时更新；基于得到的不确定参数的估计值，设计故障检测状态估计器，对系统状态进行估计，得到系统状态估计残差；当在某时刻检测出系统出现故障，判断出现的故障属于哪一种类型，即启动隔离方案。属于非线性控制系统故障检测与隔离领域。

摘要： 本发明提供了不确定非线性系统的有限时间优化跟踪控制方法，涉及智能控制技术领域。本发明提供一种不确定非线性系统的有限时间优化跟踪控制方法，包括：根据不确定因子、系统轨迹和控制关系建立不确定非线性系统模型；根据所述不确定非线性系统模型定义所述不确定非线性系统的跟踪误差；定义所述不确定非线性系统的价值评估函数；根据所述不确定非线性系统的价值评估函数设计所述不确定非线性系统的有限时间轨迹跟踪控制器，使所述不确定非线性系统的价值评估函数最优；根据所述有限时间轨迹跟踪控制器对不确定非线性系统进行跟踪控制。本发明综合考虑了有限时间收敛和最优控制，具有收敛快、精度高、抗干扰鲁棒性好等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于预设性能的不确定非线性系统抗饱和容错控制方法，具体包括：1、首先分别建立执行器故障和输入饱和模型并引入到非线性系统模型中；同时，结合误差转换技术释放输出跟踪误差的不等式约束，将其转化为等式条件后得到可用于控制设计的非线性系统变换模型；2、采用双曲正切函数对输入饱和进行逼近，并应用Nussbaum函数方法抑制执行器失效故障对系统的负面影响；3、在2的基础上，结合反步控制理论设计不确定非线性系统抗饱和容错控制方案，保证跟踪误差始终在设定的范围内变化。本发明对同时考虑输入饱和、执行器故障和跟踪误差受限的不确定非线性系统进行抗饱和容错控制方案设计，这对提高系统的安全性具有深远意义。

摘要： 本发明提供了不确定非线性系统的有限时间优化跟踪控制方法，涉及智能控制技术领域。本发明提供一种不确定非线性系统的有限时间优化跟踪控制方法，包括：根据不确定因子、系统轨迹和控制关系建立不确定非线性系统模型；根据所述不确定非线性系统模型定义所述不确定非线性系统的跟踪误差；定义所述不确定非线性系统的价值评估函数；根据所述不确定非线性系统的价值评估函数设计所述不确定非线性系统的有限时间轨迹跟踪控制器，使所述不确定非线性系统的价值评估函数最优；根据所述有限时间轨迹跟踪控制器对不确定非线性系统进行跟踪控制。本发明综合考虑了有限时间收敛和最优控制，具有收敛快、精度高、抗干扰鲁棒性好等优点。