线性不确定系统的鲁棒滑模观测器设计与仿真

在研究线性不确定系统一类滑模观测器的基础上,应用奇异值分解技术对系统进行降阶处理,设计了一种新颖的鲁棒滑模观测器;并提出优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使设计的观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标;同时给出鲁棒滑模观测器的线性反馈矩阵和非线性反馈矩阵计算算法;通过仿真实例验证所设计的鲁棒滑模观测器的有效性。     

基于状态观测器的输入受限不确定系统的滑模控制

研究了控制输入受限情况下不确定系统的滑模控制问题, 其中,系统不确定性同时存在于状态矩阵和控制增益矩阵中。首先,利用状态观测器估计不可测状态;然后,在状态估计空间选择一种积分型切换面;最后,设计一个基于状态估计的滑模控制律以保证系统状态轨迹在有限时间内到达指定的切换面,同时利用等价控制律方法给出了滑模动态渐近稳定的充分条件。数值仿真实验验证了本文算法的有效性。     

一类非线性不确定系统的滑模观测器设计及其在故障检测中的应用

研究了一类非线性部分满足Lipschitz条件的非线性不确定系统的鲁棒滑模观测器的设计问题。提出了一种将Thau观测器与WalcottZak观测器结合的非线性鲁棒滑模状态观测器设计方案,并利用Lyapunov定理证明了状态观测误差最后一致收敛于一个紧集。将所设计的滑模观测器应用于故障检测,仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

不确定时滞系统的滑模控制

考虑同时存在状态不确定性和控制不确定性的时滞系统的滑模控制问题,其中控制不确定性是不匹配的。利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件。利用该线性矩阵不等式的解可以得到所设计的滑模控制律和滑模面。从理论上证明了该滑模控制律能保证状态轨迹被驱动到指定的切换面上。仿真结果验证了该算法的有效性。     

不确定系统的自适应可靠滑模控制

针对允许执行器发生故障的不确定系统,分别研究了被动可靠以及自适应可靠滑模控制器的设计,通过线性矩阵不等式技术和李雅普诺夫稳定性理论证明了滑模运动的稳定性、指定滑模面的可达性,数值仿真结果验证了该方法的有效性。     

伊藤型随机时滞系统的滑模控制

考虑存在状态和输入时滞情况下It随机系统的滑模控制问题。通过设计一个新的切换函数,不仅可以有效解决存在状态和输入时滞情况下随机系统的滑模控制器的设计问题,而且可以保证系统状态轨迹从初始时刻就发生滑模运动,从而使得系统在整个状态空间上都具有不变性。利用线性矩阵不等式给出了保证滑模动态依概率渐近稳定的充分条件,最后给出了数值仿真结果。     

非完整移动机器人的神经网络滑模自适应轨迹跟踪控制

针对非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题,提出了一种鲁棒项系数自调整的神经网络滑模自适应控制策略。首先由反推法 设计运动学控制器;其次,基于滑模控制设计动力学控制器,利用径向基神经网络(RBF)自适应逼近系统非线性不确定性上界,实现 鲁棒项系数自调整,克服了传统滑模控制鲁棒项设计需要已知系统不确定性上界的缺陷,实现了速度跟踪。李亚普诺夫稳定性定理 保证了闭环系统的稳定性及跟踪误差的渐近收敛。仿真结果进一步验证了所提方案的可行性。     

基于事件触发的鲁棒预测控制器设计

针对干扰有界的线性离散系统,提出了事件触发的鲁棒预测控制算法。首先,采用紧约束方法设计系统的鲁棒预测控制优化问题;然后,根据求解优化问题得到的一组最优控制律序列,为后续多个时刻构造满足优化问题约束条件的鲁棒可行控制律序列;最后,根据输入-状态稳定性理论,得出保证系统鲁棒稳定的事件触发条件,从而完成事件触发鲁棒预测控制器的设计。仿真结果表明了事件触发条件的有效性,以及本文算法在减少系统计算量方面的优越性。     

基于正交函数的双线性系统预测控制器设计方法

基于离散脉冲正交函数及其性质,建立了一种新的附加系统方法,以实现双线性系统的预测控制方案。这种设计方法避免了非线性优化问题,所有的运算均为代数计算,使设计过程得以简化。对合成氨反应器仿真结果,证明了本法的有效性。     

空调节能控制器的设计

本文针对医院机房及病房等装备空调场所对温度控制的要求,设计了一种采用区间温度调控思路的新型空调节能控制器.该控制器基于红外检测、数字温度检测及单片机控制技术,具有指令自学习功能;能够根据设定温度及环境温度,合理控制空调运行时间及温度区间,从而达到节能目的.长期试验表明,使用该窄调节能控制器后,避免了空调根据遥控器设定温度值频繁开启、关闭的弊端,节电率约达20％左右.     

飞行控制器的冗余设计

控制器是航天飞行器的控制中枢,必须确保其高可靠性设计。冗余设计是提高飞行控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。比较了双机和三机热冗余的优缺点,给出了控制器的冗余设计结构、设计思想、实现方法、可靠性分析等。系统测试结果表明：整机性能稳定、可靠,达到了系统的可靠度设计要求。     

带有未知参数的非线性系统递阶模型跟踪控制器的设计

从参数估计与最优控制双目标优化的观点出发,采用大系统中分解-协调的方法,给出了一种对非线性系统四级递阶模型跟踪控制的算法,并用于求解带未知参数的同步电机励磁控制问题。仿真结果表明,此算法计算简便、结构分明,能达到较好的参数估计精度,而且能使非线性对象很好地跟踪模型。     

具有小滞后的连续控制系统的容错控制器设计

研究了小滞后线性连续控制系统的容错控制问题，证明了通过适当选取Ｒｉｃｃａｔｉ方程中的权矩阵Ｑ和Ｒ，当小时滞满足一个不等式时，含有执行器或传感器故障的系统模型的闭环系统为渐进稳定的。给出了系统的容错控制器的设计方法。并用一个例子说明了该方法的有效性。     

医用恒温容器数字化控制器设计

本文介绍一种数字化医用温度控制器的设计方法 .该系统采用高性能、低功耗的8位RISC单片机MEGA16(以下称M16)做控制器,采用高精度数字温度传感器DS18B20做温度检测,采用自整定系数的比例-积分-微分(Proportional,Integral,Derivative,简称PID)闭环控制技术,使温度控制范围可在-20℃～100℃之间.带有多种输出方式,适用于医院或实验室的恒温容器的温度控制要求.     

三自由度直升机模型鲁棒控制器设计

鲁棒性是直升机的重要性能指标。针对三自由度直升机模型设计了基于线性二次型调节器(LQR)和模糊逻辑的鲁棒控制器。该控制器从控制率出发,首先采用LQR控制器来确保直升机模型的静态性能,然后设计积分切换函数与滑模切换控制分量来增强系统的抗干扰能力,接着采用模糊逻辑调整控制律以达到最佳效果。实验结果表明该策略具有较强的鲁棒性和很好的动态响应性能。     

基于广义最小方差基准的系统控制器设计

由控制系统性能评估中一种重要的评估方法——广义最小方差（GMV）引出基于GMV基准的系统控制器设计理论。该方法综合了系统误差信号与控制信号,既考虑了系统回路输出与参考信号的吻合程度,又考虑了控制作用的平稳性。误差权与控制权的合理设置是降低系统跟踪误差和确保系统稳定性的关键,文中详细阐述了两权的设置方法。通过仿真实例,依次有效验证了该方法在单回路系统、传统串级系统和并行串级系统中的运用,并与传统的PID控制律作了对比分析,验证了本文方法的优越性。     

非线性系统状态观测器的设计及其应用

研究一般的非线性多输入多输出系统状态观测器的设计问题,采用状态非线性变换讨论了这种观测器的设计方法及条件。将这种设计方法应用于某聚合反应釜的状态观测,表明这种观测器具有良好的收敛性,在参数变化10%时仍具有一定的鲁棒性。     

基于运动控制器的徽创手术系统设计与实琢

随着医疗技术的发展,微创手术因其恢复快、创伤小、疼痛轻的优点在临床得到了越来越广泛的应用,“微创”这一概念已经渗透到外科手术的各个领域,从以“腹腔镜”、“内窥镜”为主的监控系统逐渐发展为以介入方式为主的系统。然而,在实际应用中,微创外科手术仍然存在一些问题,例如医学成像的各种射线对手术医师的危害,整个手术对于医生经验的依赖以及由于人手的疲劳所导致的抖动对手术效果的影响等,因而将机器人应用在腹腔微创外科手术中已经成为当今的研究热点。以降低医生劳动强度、减少病人痛苦和提高手术质量为出发点,对当前商业运动控制器的优缺点进行充分分析,较为系统地完成了微创外科手术机器人运动控制器的系统设计。该系统以DSP＋FPGA的嵌入式硬件系统平台为基础,解决了机器人主体主从操作手异构的问题。在此基础上,合理分配系统各个功能模块,最终实现系统需求。