非线性反馈控制

摘要： 针对带挠性附件的服务航天器在近距离逼近失控目标航天器时的控制问题,考虑由于推进安装偏差导致的姿轨耦合,通过选用相对位置和相对姿态四元数作为状态向量,建立了服务航天器与失控目标航天器的相对位置和姿态动力学方程.考虑服务航天器的挠性附件影响,挠性振动可以视为位置和姿态控制系统微分有界的干扰.基于反馈线性化方法提出了非线性反馈控制律,设计了非线性干扰观测器,用于补偿可建模干扰,并基于所提非线性反馈控制律和非线性干扰观测器设计了复合控制器,其中非线性干扰观测器用于补偿挠性附件产生的干扰.数字仿真及半物理实物闭环验证表明,利用所设计的复合控制器能够有效补偿干扰,同时在对失控目标航天器跟踪时具有很好的鲁棒性.

摘要： 研究了电力系统三阶模型的动力学行为和控制问题。利用现有的电力系统三阶数学模型进行了数值仿真,得到了对应的微分方程组的分岔图、Lyapunov指数图、相图等,进而分析了系统参数的变化对系统动力学行为产生的影响,得到了系统在一定条件下会随着系统参数的变化出现Hopf分岔现象和混沌现象,通过计算系统的向量场散度,验证了系统是耗散的,并计算了系统的分维数。在出现混沌时,利用李雅普诺夫稳定性理论,分别给出了自适应控制和非线性反馈控制两种控制方案,此外讨论了某些参数未知时控制器设计方案。通过构造Lyapunov函数在理论上证明了三种方案可以使系统达到渐近稳定。最后对三种控制方案进行了数值仿真。

摘要： 文章提出了1个四维分数阶超混沌系统，系统的每个方程中都含有1个三次非线性交叉乘积项，具有真正的四翼混沌吸引子。利用非线性反馈控制法设计了控制器，得到了使响应系统与驱动系统实现同步时反馈控制增益的取值范围，数值仿真结果验证了该方法的可行性。%The fractional order four‐dimensional hyperchaotic system which consists of a true four‐winged cha‐otic attractor is proposed in this paper .There is a cubic nonlinear cross product term in each equation .Using the method of nonlinear feedback control synchronization , the controller is designed for synchronizing the drive system and the response system ,and the range of feedback gain is derived .T he results of numerical sim‐ulations are provided to show the effectiveness of the proposed method .

摘要： 讨论了一个新三维混沌系统的控制与同步问题,首先通过对该混沌系统增加一个具有分段二次函数x|x|形式的非线性反馈控制器,利用它将这个新混沌系统控制到低周期轨道.设计了一种新的非线性反馈控制器,实现该新混沌系统的自同步.数值仿真证明了该方法的有效性.

摘要： 讨论了一个新三维混沌系统的控制与同步问题,首先通过对该混沌系统增加一个具有分段二次函数x|x|形式的非线性反馈控制器,利用它将这个新混沌系统控制到低周期轨道.设计了一种新的非线性反馈控制器,实现该新混沌系统的自同步.数值仿真证明了该方法的有效性.

摘要： The complex dynamic behavior of the autoparametric system with an attached damped pendulum is studied. The dynamical equation of the system is established using Lagrangian and Newton's second law. The chaotic behavior of the system is analyzed by means of Lyapunov exponent spectrum and the bifurcation diagrams. Nonlinear feedback control method is used to control the chaotic motion state of this vibration system, and then Matlab numerical simulation can prove that nonlinear feedback control method can realize the control of chaotic system, and the method is effective as well.%研究一类带有黏性阻尼摆的振动系统的复杂动力学行为.通过拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立此振动系统的动力学方程.借助相图、Lyapunov指数谱和分岔图研究系统的混沌行为,用非线性反馈控制方法对此类振动系统的运动状态进行控制,利用Matlab进行数值仿真.通过受控参数证明利用非线性反馈方法可以实现系统的混沌控制,系统的混沌行为得到了有效控制.

摘要： 本文针对飞行器姿态跟踪控制问题,考虑系统的内部模型不确定性和外界扰动,设计了使跟踪误差一致最终有界的控制器.以四元数为姿态参数,建立系统的非线性误差模型;将控制系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,其中,线性扩张状态观测器作为系统内环将实际系统补偿为标称模型,而外环非线性控制器则用于镇定非线性标称系统.最后,利用Lyapunov理论得到了一致最终有界的稳定性结论,并基于频域理论,分析了线性扩张状态观测器阶次对系统性能的影响.姿态跟踪实验表明,本文设计的控制系统能够有效实现飞行器的姿态跟踪控制.

摘要： 研究一类带有黏性阻尼摆的振动系统的复杂动力学行为。通过拉格朗日方程和牛顿第二定律，建立此振动系统的动力学方程。借助相图、Lyapunov指数谱和分岔图研究系统的混沌行为，用非线性反馈控制方法对此类振动系统的运动状态进行控制，利用Matlab进行数值仿真。通过受控参数证明利用非线性反馈方法可以实现系统的混沌控制，系统的混沌行为得到了有效控制。

摘要： This paper discusses the control of a free-floating space-based robot system with time delay to track the desired trajectory in inertial space when both the attitude and location of the base are uncontrolled. Combining the relationship of the linear momentum conservation and the Lagrange approach, the full-controlled dynamic equation and the Jacobian relation of the space-based robot system are analyzed and established. Based on the above results, for the case of a space-based robot system with time delay, mathematical models suitable for the design of control systems under the situation of time delay are established by using the Taylor series predictive and approximation method. Using the said mathematical model, an improved nonlinear feedback control scheme of a space-based robot system with time delay is proposed. Meanwhile, Lya-punov's second method is employed in combination with the way of norms and graphical analysis to prove the whole closed-loop control system's asymptotic stability with the existence of time delay. The above control scheme can effectively control the end-effector of a space-based robot to stably track the desired trajectory in inertial space. The effect of the controllers is testified by computer simulation.%探讨了本体位置与姿态均不受控的漂浮基空间机器人在时间延迟(简称时延)情况下惯性空间轨迹跟踪的控制问题.利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,分析、建立了漂浮基空间机器人完全能控形式的系统动力学模型及运动Jacobi关系.以此为基础,针对系统存在时延的情况,利用泰勒级数预测、逼近的方法,建立了适用于时延情况下控制系统设计的数学模型.利用该模型,提出了一种空间机器人在时延情况下的改进非线性反馈控制方案.然后运用Lyapunov第二类方法,结合范数以及图形分析的方法证明了在时延情况下整个闭环控制系统的渐近稳定性.文中提到的控制方案能够有效地克服系统存在时延的影响,控制漂浮基空间机器人末端爪手跟踪惯性空间的期望轨迹.系统数值仿真结果证明了上述控制方案的有效性与精确性.

摘要： 针对近地轨道集群航天器电磁编队飞行的动力学和控制问题,提出了一种非线性反馈控制方法.基于电磁力模型和地磁场模型,分析了地磁场对近地轨道电磁编队的影响;建立了集群航天器电磁编队高精度相对轨道动力学模型;基于Lyapunov稳定性理论设计了一种非线性反馈控制律,利用该方法对两星电磁编队维持控制进行了仿真验证.仿真结果表明,地磁场引起的电磁干扰力可以忽略,但是电磁干扰力矩的影响必须考虑;近地轨道集群航天器电磁编队是可控的,所设计的控制方法是可行的.%A method for designing the nonlinear feedback control law is proposed in this paper for the electromagnetic formation flying system of fractionated spacecraft in low Earth orbit.Firstly, the magnetic force model and the Earth＇s magnetic field model are established,respectively.The effects of the Earth＇s magnetic field on the electromagnetic formation flying system in low Earth orbits are analyzed.Secondly,the high precision relative orbit dynamics model is presented.Then,a nonlinear feedback control law for relative orbit is proposed based on the Lyapunov＇s stability theorem. Finally,two fractionated modules electromagnetic formation maintenance scenario is simulated. The simulation results show that the magnetic disturbance force can be ignored;but the disturbance torque cannot be ignored.Furthermore,the fractionated spacecraft electromagnetic formation flying is fully controllable and the approaches proposed are feasible.

摘要： 本文讨论了载体位置不受控制的双臂空间机器人系统载体姿态与末端抓手协调运动的控制问题.结合系统的动量守恒关系对双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,导出了系统载体姿态与末端抓手协调运动增广广义Jacobi关系.并以此为基础,给出了载体位置不受控制情况下,惯性坐标系内双臂空间机器人载体姿态与末端抓手协调运动的非线性反馈控制规律.结果表明,在系统动力学模型及参数较精确确定情况下,本文提出的控制方案能够有效地控制双臂空间机器人机械臂的末端抓手与载体姿态准确地完成指定的运动,而不需对其载体的位置进行主动控制.仿真计算结果,证实了方法的有效性.

摘要： 该文研究了刚体飞行器的姿态控制问题。用四元数表示刚体的姿态，从而推导出姿态运动的非线性四元数反馈控制律，并且基于李雅普诺夫函数进行了闭环系统的稳定性分析。控制律是由姿态四元数和角速率的线性反馈组成，还包括了用来抵消陀螺耦合力矩的非线性项。该文在绕特征轴旋转的特例下，研究了控制器增益的选取。仿真结果表明，选择合适的增益可以获得良好的刚性姿态跟踪性能。

摘要： 高超音速飞行器的结构和飞行条件都不同于常规飞机，导致其模型是严重非线性的，使得其控制系统的设计过程富挑战性。本文以NASA报告中的高超声速飞行器的模型为研究对象，采用扩展线性化的方法为其设计了相应的飞行控制系统，仿真研究表明该控制方法是可行的。设计研究表明，扩展线性化方法用于高超声速飞行器的飞控系统设计可以将复杂的非线性特性屏蔽在内环增稳控制回路中，设计好的作为系统呈现典型的线性特征，为进一步设计轨迹跟踪系统打好了基础。

摘要： 高超音速飞行器的结构和飞行条件都不同于常规飞机，导致其模型是严重非线性的，使得其控制系统的设计过程富挑战性。本文以NASA报告中的高超声速飞行器的模型为研究对象，采用扩展线性化的方法为其设计了相应的飞行控制系统，仿真研究表明该控制方法是可行的。设计研究表明，扩展线性化方法用于高超声速飞行器的飞控系统设计可以将复杂的非线性特性屏蔽在内环增稳控制回路中，设计好的作为系统呈现典型的线性特征，为进一步设计轨迹跟踪系统打好了基础。

摘要： 高超音速飞行器的结构和飞行条件都不同于常规飞机，导致其模型是严重非线性的，使得其控制系统的设计过程富挑战性。本文以NASA报告中的高超声速飞行器的模型为研究对象，采用扩展线性化的方法为其设计了相应的飞行控制系统，仿真研究表明该控制方法是可行的。设计研究表明，扩展线性化方法用于高超声速飞行器的飞控系统设计可以将复杂的非线性特性屏蔽在内环增稳控制回路中，设计好的作为系统呈现典型的线性特征，为进一步设计轨迹跟踪系统打好了基础。

摘要： 高超音速飞行器的结构和飞行条件都不同于常规飞机，导致其模型是严重非线性的，使得其控制系统的设计过程富挑战性。本文以NASA报告中的高超声速飞行器的模型为研究对象，采用扩展线性化的方法为其设计了相应的飞行控制系统，仿真研究表明该控制方法是可行的。设计研究表明，扩展线性化方法用于高超声速飞行器的飞控系统设计可以将复杂的非线性特性屏蔽在内环增稳控制回路中，设计好的作为系统呈现典型的线性特征，为进一步设计轨迹跟踪系统打好了基础。

摘要： 本发明涉及了一种基于多步反馈控制的非线性随机模型预测控制简化方法，包括建立离散非线性随机模型，提出针对该模型的随机无穷时域优化控制问题；保证名义离散线性随机模型替代离散非线性随机模型的有效性并扩大控制器的可行域；保证原概率约束并增加后续随机预测控制器的设计自由度；得到进行优化控制的前提条件；预测控制简化算法的具体步骤。本发明通过对无限时域统计性能指标的优化，结合鲁棒不变量集的性质来收紧概率约束，构造一簇具有更大自由度的多步概率不变量集，以确保概率约束得到满足。同时为了改善多步控制策略引起的在线负担过重的问题，提出了简化的控制算法。有效解决了随机干扰下随机系统的跟踪性、稳定性和鲁棒性问题。

摘要： 反馈控制系统，包括估算器和控制器及状态模块。控制器响应命令信号和处理反馈信号产生控制器输出以驱动设备和模块。表示设备状态的信号与模块的相应输出状态比较产生误差信号示出加给系统的干扰。估算器和控制器响应误差信号产生干扰控制输出，以自适应地补偿非线性干扰。实施例中，设备是致动器，非线性干扰是摩擦力，干扰控制输出有以增加的斜波求和的最初恒定幅值，估算器感测误差信号极性转变以反向干扰输出的至少恒定分量。

摘要： 一种对非线性系统给定最优控制算法、水面艇能动力定位反馈控制增益方法及动力定位控制方法，涉及水面艇技术领域。现有技术中为了使水面艇在海洋中保持特定的位置，通常采用锚泊定位，但由于海洋风浪和执行器饱和输入受限的影响，水面艇会出现难以定点作业的问题。本申请采用的技术方案为：输入水面艇的期望位置和艏向角的状态量；输入水面艇推进器最大动力数值；通过水面艇的实际位置和艏向角的状态量与期望位置和艏向角的状态量的差值计算反馈控制增益K1；根据推进器最大动力数值计算反馈控制增益K2；根据K1和K2得到反馈控制增益K；根据反馈控制增益计算结果分配各推进器动力，实现水面艇动力定位控制。适用于不同条件下的水面定点作业。

摘要： 本发明的基于微分几何反馈控制的水样COD浓度非线性解耦控制方法，包括如下步骤：S1，建立化学需氧量模型qCOD＝F(T,H,q1,q2,q3,q4,q5)并输入模型约束量；S2，分析化学需氧量模型qCOD＝F(T,H,q1,q2,q3,q4,q5)特性，根据非线性系统F的雅可比矩阵是否满秩，判断系统是否能够使用微分几何反馈控制方法；雅可比矩阵满秩，即符合相对阶，可以使用微分几何反馈控制方法；S3，如果非线性系统F满足相对阶的条件，求取微分几何反馈控制的反馈变换矩阵Φ；S4，将反馈变换矩阵Φ进行矩阵变换；S5，在新的域中进行测量数据的处理；S6，将新域中得到的结果再反变换到实际测量域中来。本发明专利针对系统描述函数F的非线性特性，将微分几何反馈控制分析方法应用到测量系统的输入输出分析中。

摘要： 本发明涉及了一种基于多步反馈控制的非线性随机模型预测控制简化方法，包括建立离散非线性随机模型，提出针对该模型的随机无穷时域优化控制问题；保证名义离散线性随机模型替代离散非线性随机模型的有效性并扩大控制器的可行域；保证原概率约束并增加后续随机预测控制器的设计自由度；得到进行优化控制的前提条件；预测控制简化算法的具体步骤。本发明通过对无限时域统计性能指标的优化，结合鲁棒不变量集的性质来收紧概率约束，构造一簇具有更大自由度的多步概率不变量集，以确保概率约束得到满足。同时为了改善多步控制策略引起的在线负担过重的问题，提出了简化的控制算法。有效解决了随机干扰下随机系统的跟踪性、稳定性和鲁棒性问题。

摘要： 反馈控制系统,包括估算器和控制器及状态模块。控制器响应命令信号和处理反馈信号产生控制器输出以驱动设备和模块。表示设备状态的信号与模块的相应输出状态比较产生误差信号示出加给系统的干扰。估算器和控制响应误差信号产生干扰控制输出,以自适应地补偿非线性干扰。实施例中,设备是致动器,非线性干扰是摩擦力,干扰控制输出有以增加的斜波求和的最初恒定幅值,估算器感测误差信号极性转变以反向干扰输出的至少恒定分量。

摘要： 本发明公开了一种非线性振荡器非辨识自适应输出反馈控制方法，本发明公开了一种针对同时具有未知连续测量灵敏度和不确定非线性的非线性振荡器系统，提出了一种新的包含静态和动态增益的混合增益标度方法。首先，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，解决了一类具有大测量不确定性的非线性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： 本发明公开了一种实现风力机MPPT控制的变参数非线性反馈控制方法，该方法利用控制器、发电机和风力机组成的非线性反馈控制系统实现，以风轮实际转速、风力机估计气动转矩和风轮最优转速作为控制器的输入，通过调节控制器参数获取发电机电磁转矩参考值作为控制器的输出即发电机的输入，以发电机电磁转矩作为发电机的输出来控制风轮实际转速。

摘要： 本发明公开了一种实现风力机MPPT控制的变参数非线性反馈控制方法，该方法利用控制器、发电机和风力机组成的非线性反馈控制系统实现，以风轮实际转速、风力机估计气动转矩和风轮最优转速作为控制器的输入，通过调节控制器参数获取发电机电磁转矩参考值作为控制器的输出即发电机的输入，以发电机电磁转矩作为发电机的输出来控制风轮实际转速。

摘要： 一种基于非线性反馈控制的风力发电机的动分岔控制方法，它包括：①建立双馈感应电机的简化动态模型；②采用非线性反馈控制规律设计hopf分岔控制器；③抑制亚临界分岔的产生；④计算频率值；⑤计算电压信号的周期值；⑥角速度测量；⑦动分岔控制，其优越性在于：①能实现系统Hopf分岔点的转移，扩大系统稳定域，抑制亚临界分岔的产生，同时可以控制极限环的稳定性及幅值，抑制系统电压振荡；②采用非线性反馈控制律来设计hopf分岔控制器对于风力发电机起到很好的控制效果；③电路设计方法简单易于实现。