有限时间稳定

摘要： 电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础。电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动。基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行。首先,通过输入输出线性化方法解耦非线性电力系统。然后,提出分数阶滑模控制器并给出其设计和证明过程。同时,给出电力系统在所提出的控制策略性下的收敛时间。最后,在3机9节点电力系统中应用分数阶滑模控制器调节发电机的励磁提高电力系统的暂态稳定,验证了所提出的分数阶滑模控制器的有效性和优越性。

摘要： 提出了一种脉冲切换系统有限时间稳定性分析与控制的方法。通过微分方程组求解出脉冲切换系统的解,确定切换规则;利用平均逗留时间方法获取脉冲切换系统有限时间有界的充分条件,检验系统是否符合稳定性条件;以充分条件为基础设计有限时间保性能控制器,计算脉冲切换系统的有限时间保性能控制界,通过代数矩阵不等式验证全部充分必要条件的有效性,实现脉冲切换系统的稳定性控制。实验结果表明:该控制器能够在0.2 s内收敛脉冲切换系统,令系统达到稳定状态。

摘要： 针对机械臂外部干扰、执行器故障等不确定因素对末端轮廓跟踪精度的影响,提出一种基于交叉耦合的自适应非奇异终端滑模控制方法。基于机械臂动力学模型,采用Lyapunov函数设计系统的非奇异终端滑模控制律;为解决滑模控制器设计过程依赖于不确定性上界这一局限性,引入自适应技术估计系统集总不确定性,有效抑制滑模控制的高频抖振现象;根据有限时间稳定性理论证明闭环控制系统的有限时间稳定。结合交叉耦合控制技术与抛物线过渡轨迹规划技术,设计交叉耦合轮廓补偿与参考位置预补偿相互协调的统一框架;提高机械臂各关节间的协调性,以更好地削弱系统不确定性对末端轮廓跟踪精度的影响。结果表明:所设计的控制器能够在机械臂系统存在不确定性因素下实现末端轮廓精确跟踪,并能有效抑制系统抖振现象。

摘要： 本文主要研究一类由非恒同非连续Lur’e系统耦合而成复杂动态网络的自适应有限时间聚类同步问题.首先,通过引入Filippov微分包含理论和测度选择定理,本文设计了一类有效的牵制反馈控制器,该控制器只控制当前聚类中与其他聚类有直接连接的部分节点.为了有效节省控制成本,本文基于反馈控制强度设计了一类自适应更新定律以获取实现网络同步的最优控制强度.其次,利用有限时间稳定性理论和Lyapunov稳定性定理,本文得到时变时滞耦合和非线性耦合Lur’e网络实现有限时间聚类同步的判定条件,并给出该网络达到聚类同步的收敛时间估计.最后,通过一个算例仿真验证了本控制方案和同步判据的有效性及正确性.

摘要： 对一类具有范数有界且带非线性项的奇异时滞系统的鲁棒有限时间稳定问题进行了研究。构造一个非负二次的Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF),基于线性矩阵不等式(LMI)和奇异值分解延迟方法,得到了一个新的状态反馈控制器,使得闭环系统成为有限时间稳定的充分条件,并保证了适当的性能指标。仿真结果表明,所推导的有界实判据和设计的控制器具有较好的鲁棒性。

摘要： 针对传统矢量控制策略在保持系统动态性能的基础上无法消除系统扰动的问题,为进一步提高系统的控制精度及抗扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的连续螺旋滑模控制(Continuous Twisting Sliding Mode Control, CTSMC)方法。首先,该方法以双闭环矢量控制结构为基础,在转速环部分采用连续螺旋控制方法,与传统控制方法相比,可以将误差收敛到一定的区域,不仅提高了负载扰动的鲁棒性,还有效减少了系统的抖振。其次,在此控制器的基础上加入扩张状态观测器,估计系统的总扰动,并将此信号用于前馈补偿,以进一步提高系统的动态性能。最后,利用Lyapunov稳定性理论进行了闭环稳定性分析。通过仿真和实验,验证了基于扩张状态观测器的连续螺旋滑模控制方法的正确性及可行性。

摘要： 针对欠驱动水下无人航行器(UUV)的路径跟踪问题,提出一种基于粒子群优化-非奇异终端滑模(PSO-NTSMC)的路径跟踪控制策略。利用视线法和Serret-Frenet坐标系,构建直线路径跟踪制导律。引入非奇异终端滑模面,设计路径跟踪控制器,实现路径跟踪误差的镇定。通过引入粒子群优化算法优化控制器参数,获得更良好的控制性能。数值仿真结果表明:所设计的控制器能够在有限时间内精确地完成水平面直线路径跟踪任务,并且可以有效地克服恒定未知海流和模型参数摄动的影响。

摘要： 本文针对柔性航天器在惯性参数未知、外界干扰、输入饱和等复杂条件下的姿态控制问题,提出了1种基于神经网络干扰观测器的柔性航天器姿态稳定控制方法。首先,基于包含压电振动抑制输入的柔性航天器姿态动力学模型,构建了包含外界干扰、惯性参数不确定性的综合扰动项;其次,基于RBF神经网络设计干扰观测器与自适应参数调节律实时地估计综合扰动;再次,设计了1种固定时间收敛且有限时间稳定的非线性滑模控制器,并通过Lyapunov理论进行了稳定性分析;最后,利用航天器闭环姿态动力学系统进行数值仿真。结果表明:所设计的基于神经网络干扰观测器的控制方法可以有效实现航天器的姿态稳定、振动抑制与干扰估计,从而顺利完成航天器的高精高稳控制任务。

摘要： 本文提出了一个新的Razumikhin条件,并运用Lyapunov-Razumikhin方法,建立了比例时滞系统有限时间稳定和有限时间压缩稳定的条件.作为该条件的应用,获得了一类比例时滞神经网络有限时间稳定和有限时间压缩稳定的准则.最后,给出一个数值算例验证了所得结果的有效性.

摘要： 借助于事件触发机制,研究了切换奇异系统的有限时间稳定性问题.首先,引入切换奇异系统有限时间稳定的概念,并提出事件触发机制.然后,在事件触发基础上提出状态反馈控制器.其次,利用Lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到切换奇异系统稳定的充分条件.最后,给出数值例子说明结论的有效性.

摘要： 在末制导过程中，为了取得较高的命中精度，制导律必须使视线角速率较快的收敛。为了提高制导律的性能，基于三维球坐标系下的导弹-目标相对运动方程，在假设未知不确定时变项有界的前提下，对带有闭环滤波结构的有限时间稳定变结构制导律进行了研究。与传统导引律相比，本文提出的有限时间稳定制导律能够使视线角速率及其一阶导数在有限时间内收敛至滑动模态域内，得到更加精确的等效控制，并有效克服干扰以及非线性耦合项的影响。通过引入高阶趋近律，对有关定理进行了重新证明，简化了证明过程，加强了定理的结论，弱化了定理成立的条件。最后利用数值仿真对所研究的方法进行了验证。

摘要： 本文着重研究了时变多面体系统在有限时间内的稳定性分析问题,给出系统有限时间稳定的三个等价性条件。为了便于在实际中方便实现系统设计,给出一个有限时间稳定的LMI充分性判据。考虑系统受外界输入扰动的影响,时变多面体系统的有限时间有界的概念及其判别的充分性LMI 不等式条件也一并给出。数值算例验证了理论方法的有效性。

摘要： 提出利用切换控制方法来控制混沌摆系统。该控制律能够将混沌摆系统控制到给定的目标轨道。例如,一周期轨道。特别地,与现有的其他混沌摆控制方法相比,该控制器不仅能够消除混沌行为,而且能够实现有限时间内到达目标轨道。数值仿真证明了该方法的有效性。

摘要： 提出利用切换控制方法来控制混沌摆系统。该控制律能够将混沌摆系统控制到给定的目标轨道。例如,一周期轨道。特别地,与现有的其他混沌摆控制方法相比,该控制器不仅能够消除混沌行为,而且能够实现有限时间内到达目标轨道。数值仿真证明了该方法的有效性。

摘要： 提出利用切换控制方法来控制混沌摆系统。该控制律能够将混沌摆系统控制到给定的目标轨道。例如,一周期轨道。特别地,与现有的其他混沌摆控制方法相比,该控制器不仅能够消除混沌行为,而且能够实现有限时间内到达目标轨道。数值仿真证明了该方法的有效性。

摘要： 提出利用切换控制方法来控制混沌摆系统。该控制律能够将混沌摆系统控制到给定的目标轨道。例如,一周期轨道。特别地,与现有的其他混沌摆控制方法相比,该控制器不仅能够消除混沌行为,而且能够实现有限时间内到达目标轨道。数值仿真证明了该方法的有效性。

摘要： 本发明公开了一种有限时间控制BBMC调速系统控制参数稳定域确定方法，其步骤为：以BBMC中电感电流、电容电压和输出电流为状态变量，建立BBMC调速系统的状态微分方程；根据上述状态微分方程，得到系统的动态方程；根据上述系统的动态方程，设计BBMC调速系统的控制函数；根据控制函数及有限时间控制原理，得到BBMC中功率开关管的占空比；根据占空比得到BBMC逆变级的离散迭代映射模型；建立三相异步电机的离散迭代映射模型；根据上述BBMC逆变级的离散迭代映射模型和三相异步电机的离散迭代映射模型，得到基于有限时间控制的BBMC调速系统的离散迭代映射模型；根据得到的离散迭代映射模型，通过数值仿真得到BBMC调速系统稳定运行时控制参数的取值范围。

摘要： 本发明公开了一种有限时间控制BBMC调速系统控制参数稳定域确定方法，其步骤为：以BBMC中电感电流、电容电压和输出电流为状态变量，建立BBMC调速系统的状态微分方程；根据上述状态微分方程，得到系统的动态方程；根据上述系统的动态方程，设计BBMC调速系统的控制函数；根据控制函数及有限时间控制原理，得到BBMC中功率开关管的占空比；根据占空比得到BBMC逆变级的离散迭代映射模型；建立三相异步电机的离散迭代映射模型；根据上述BBMC逆变级的离散迭代映射模型和三相异步电机的离散迭代映射模型，得到基于有限时间控制的BBMC调速系统的离散迭代映射模型；根据得到的离散迭代映射模型，通过数值仿真得到BBMC调速系统稳定运行时控制参数的取值范围。

摘要： 本发明公开了一种基于随机配置网络（Stochastic Configuration Networks，SCN）观测主动推力的康复步行机器人随机训练者有限时间稳定控制方法。其特征为：利用康复步行机器人的动力学模型，将训练者的质量信息转化为定常值和随机变量，同时将广义输入力分解为跟踪控制力和训练者的主动推力，建立具有主动推力的康复步行机器人随机训练者动力学模型；基于SCN方法构建主动推力的网络估计模型，以轨迹跟踪误差和速度跟踪误差为网络输入，通过不断随机配置隐含层节点参数，获得训练者主动推力的观测值。

摘要： 本发明公开了一种柔性单链机械臂的有限时间稳定控制方法及系统，包括：确定柔性单链机械臂的动力学方程；对所述动力学方程进行坐标变换，将所述动力学方程转换为五阶非严格反馈形式；利用反步法和命令滤波技术，设计每一步的虚拟控制器，同时引入补偿信号以减小由命令滤波引起的误差，最终得到柔性单链机械臂的自适应有限时间控制器；基于所述控制器对柔性单链机械臂进行控制。本发明通过融合命令滤波技术和反步控制方法，构造了自适应有限时间控制器，解决了由传统反步控制方法造成的“复杂性爆炸问题”；命令滤波技术引入了补偿信号，补偿了动态面技术中忽略的虚拟控制信号和实际控制信号之间的误差。

摘要： 本发明公开了一种全状态约束多机械臂的快速有限时间稳定控制方法，包括以下步骤：S1：对一组单连杆机械臂进行建模，得到机械臂状态方程；S2：定义第i个单连杆机械臂一致性跟踪误差，并计算第一虚拟控制律αi,1和第一自适应律；S3：计算相对阈值事件触发机制；S4：计算第二虚拟律αi,2和第二自适应律S5：基于Matlab实验平台，对步骤S1‑S4的方法进行仿真实验。本发明提供的技术方案可以解决系统中的通信网络拥塞问题，节省通信资源；本发明提供的技术方案基于快速有限时间稳定性理论，相比一般的渐进稳定控制，能够给更好地实现系统的快速有限时间稳定。

摘要： 一种基于有限时间稳定的对称组合大系统的分散控制方法，属于控制工程技术领域。将对称组合系统的结构特性与有限时间稳定相结合，构建简化的有限时间稳定判断条件，并利用此判断条件，基于状态反馈，对对称组合系统实施有限时间稳定控制：确定对称组合系统并设定假设，对所述系统进行简化描述；提出系统有限时间稳定相关引理，将有限时间稳定问题转化成不等式组的求解问题；利用结构特性，给出高维数对称组合系统有限时间稳定的简化判据；通过状态反馈，实现对称组合系统有限时间稳定。用于解决高维数对称组合系统的有限时间控制问题，能够极大简化有限时间分散控制器的设计过程，确保对称组合系统在满足给定性能指标的情况下有限时间稳定。

摘要： 本发明公开了基于区间二型T‑S模型的有限时间稳定的滑模控制方法，首先将永磁同步电机的数学模型转化为区间二型T‑S模糊模型；由于区间二型模糊系统中只有隶属函数的边界信息已知，因此设计观测器预测系统的状态，然后设计滑模面以及滑模控制律。分析系统状态轨迹在滑模面的可达性，然后利用分区策略分别得到不同阶段的有限时间稳定条件，依次得到状态观测器和滑模控制器的增益。本发明利用区间二型T‑S模型描述永磁同步电机的运行过程，用滑模控制来控制电机的运行，既可以处理系统的不确定变量，又可以降低计算复杂度。因此，使用区间二型模糊集函数对系统建模，不仅系统描述更精确，而且使控制方法更有效。

摘要： 本发明公开了一种非线性球杆系统有限时间稳定的控制方法、系统及介质，该控制方法包括：确定非线性球杆系统的状态变量模型及状态变量误差模型；所述状态变量模型包括第一状态变量和第二状态变量；所述状态变量误差模型包括第一状态变量误差和第二状态变量误差；选取第一Lyapunov函数，并根据所述第一Lyapunov函数、所述状态变量模型及所述状态变量误差模型确定虚拟控制量；选取第二Lyapunov函数，并根据所述第二Lyapunov函数确定控制律。本发明实施例能够在有限时间内稳定具有不确定性的球杆系统实验控制模型，可广泛应用于球杆系统控制领域。

摘要： 本发明公开了一种基于随机配置网络（Stochastic Configuration Networks，SCN）观测主动推力的康复步行机器人随机训练者有限时间稳定控制方法。其特征为：利用康复步行机器人的动力学模型，将训练者的质量信息转化为定常值和随机变量，同时将广义输入力分解为跟踪控制力和训练者的主动推力，建立具有主动推力的康复步行机器人随机训练者动力学模型；基于SCN方法构建主动推力的网络估计模型，以轨迹跟踪误差和速度跟踪误差为网络输入，通过不断随机配置隐含层节点参数，获得训练者主动推力的观测值。

摘要： 本发明公开了一种柔性单链机械臂的有限时间稳定控制方法及系统，包括：确定柔性单链机械臂的动力学方程；对所述动力学方程进行坐标变换，将所述动力学方程转换为五阶非严格反馈形式；利用反步法和命令滤波技术，设计每一步的虚拟控制器，同时引入补偿信号以减小由命令滤波引起的误差，最终得到柔性单链机械臂的自适应有限时间控制器；基于所述控制器对柔性单链机械臂进行控制。本发明通过融合命令滤波技术和反步控制方法，构造了自适应有限时间控制器，解决了由传统反步控制方法造成的“复杂性爆炸问题”；命令滤波技术引入了补偿信号，补偿了动态面技术中忽略的虚拟控制信号和实际控制信号之间的误差。