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基于BLF的变阻抗约束人机交互控制
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作者 禹鑫燚 史栓武 +1 位作者 魏岩 欧林林 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第11期1189-1199,共11页
阻抗控制是一种广泛用于人机交互(HRI)的柔顺控制方法,它调节了机器人的跟踪精度和与环境接触的柔顺性。然而,传统的阻抗控制受限于阻抗参数恒定,很难适用于复杂的人机交互任务。为了解决人机交互中领导者与跟随者角色切换问题,本文提... 阻抗控制是一种广泛用于人机交互(HRI)的柔顺控制方法,它调节了机器人的跟踪精度和与环境接触的柔顺性。然而,传统的阻抗控制受限于阻抗参数恒定,很难适用于复杂的人机交互任务。为了解决人机交互中领导者与跟随者角色切换问题,本文提出了一种基于障碍李雅普诺夫函数(BLF)的变阻抗约束人机交互控制方法。首先,建立一种新的阻抗模型,将阻抗参数作为新的阻抗系统控制输入,同时将具有阻抗约束的变阻抗控制器设计问题转换成为一个可以求解的二次规划问题。其次,设计了一个基于BLF的自适应神经网络约束控制器来解决跟踪控制问题,同时该控制器保证了误差信号位于约束空间内,其中径向基神经网络用来补偿机器人动力学的不确定性同时保证了跟踪性能,闭环系统的稳定性通过李雅普诺夫稳定性定理进行了证明。最后,通过2个仿真案例验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 人机交互(HRI) 变阻抗控制 模型预测控制 障碍李雅普诺夫函数(blf) 神经网络(NN)
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基于BLF多约束反演控制的电动收获机分布式驱动控制方法研究
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作者 袁朝春 刘敏 +3 位作者 何友国 陈龙 SHEN Jie 徐立章 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期212-220,共9页
针对电动收获机分布式驱动面对喂入扰动时控制的实时性、准确性和稳定性问题,以电动收获机为平台,建立部件负载模型,结合部件转速约束,设计BLF(Barrier Lyapunov function)多约束反演控制算法;利用AMEsim与Matlab/Simulink平台搭建联合... 针对电动收获机分布式驱动面对喂入扰动时控制的实时性、准确性和稳定性问题,以电动收获机为平台,建立部件负载模型,结合部件转速约束,设计BLF(Barrier Lyapunov function)多约束反演控制算法;利用AMEsim与Matlab/Simulink平台搭建联合仿真模型验证控制算法性能。结果表明,与传统PID控制相比本文算法在面对不同喂入扰动时,割台电机、输送电机、脱粒滚筒电机转速控制超调量分别减少4%、34%、92%;调节时间分别减少34%、54%、72%;各部件电机最大转速误差上,本文算法维持在预设转速的3%内,而PID则在8%内。验证了本文算法具有控制迅速、转速跟踪误差小、抗扰能力强的特点,能将部件转速约束在边界内,可实现不同喂入扰动下鲁棒控制,有利于稳定整机作业质量。 展开更多
关键词 电动收获机 分布式驱动控制 反演控制 约束控制 鲁棒控制 blf
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基于对数型障碍Lyapunov函数的俯仰驾驶仪设计
3
作者 王伟 杨婧 +2 位作者 林时尧 王宏 王少龙 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2024年第2期106-113,共8页
相控阵雷达制导拦截弹在拦截高速大机动目标时,弹体气动参数剧烈非线性变化影响控制系统对大攻角的响应效果,应设计考虑攻角指令跟踪误差约束的鲁棒自动驾驶仪控制律。基于双幂次趋近律和对数型障碍李雅普诺夫函数设计了鲁棒非线性自动... 相控阵雷达制导拦截弹在拦截高速大机动目标时,弹体气动参数剧烈非线性变化影响控制系统对大攻角的响应效果,应设计考虑攻角指令跟踪误差约束的鲁棒自动驾驶仪控制律。基于双幂次趋近律和对数型障碍李雅普诺夫函数设计了鲁棒非线性自动驾驶仪控制律,可将攻角指令的跟踪误差快速收敛于约束范围内。通过降阶扩张状态观测器对系统中存在的气动参数不确定性和系统外部扰动进行在线估计和补偿。稳定性分析和数值仿真表明,攻角可在1 s内达到稳态且攻角响应的稳态误差<10-4°,所提出的自动驾驶仪控制律具有较强的鲁棒性,能够准确稳定地跟踪攻角指令,控制导弹产生所需过载进而精准拦截目标。 展开更多
关键词 障碍李雅普诺夫函数 双幂次趋近律 鲁棒非线性自动驾驶仪 扩张状态观测器
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电动汽车模块化充电系统的自适应预定性能控制
4
作者 吴忠强 张长兴 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第2期395-402,共8页
针对电动汽车的模块化充电系统,本文提出一种自适应预定性能控制器,以解决负载变化引起的电压突变问题.首先,引入障碍Lyapunov函数并结合反步法设计控制器,以确保系统的输出电压能够限制在设定范围内;其次,考虑电动汽车接入和离开时负... 针对电动汽车的模块化充电系统,本文提出一种自适应预定性能控制器,以解决负载变化引起的电压突变问题.首先,引入障碍Lyapunov函数并结合反步法设计控制器,以确保系统的输出电压能够限制在设定范围内;其次,考虑电动汽车接入和离开时负载的变化情况,设计了一个有限时间负载估计器来估计负载的变化,给出了输出电压有界及稳定性的严格证明;最后,通过与传统PID和有限时间控制器对比,验证了所设计控制器的有效性. 展开更多
关键词 电动汽车 障碍lyapunov函数 模块化充电系统 预定性能控制
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高超声速变外形飞行器固定时间抗饱和控制
5
作者 韦常柱 顾鑫 李玉龙 《宇航学报》 北大核心 2025年第4期731-740,共10页
针对受全状态约束、输入饱和、参数不确定性和变形附加扰动等条件影响下的高超声速变体飞行器控制系统设计问题,提出一种自适应固定时间控制方法。首先,利用反步法控制框架,结合障碍Lyapunov函数及固定时间稳定理论,设计了固定时间控制... 针对受全状态约束、输入饱和、参数不确定性和变形附加扰动等条件影响下的高超声速变体飞行器控制系统设计问题,提出一种自适应固定时间控制方法。首先,利用反步法控制框架,结合障碍Lyapunov函数及固定时间稳定理论,设计了固定时间控制律,从而有效处理全状态约束问题,加快收敛速度并使收敛时间不受初始偏差影响。同时,设计自适应扰动估计律和抗饱和补偿器,有效降低了因参数不确定性、未知变形动态耦合扰动及控制输入饱和对系统带来的不利影响。最后,基于Lyapunov理论,证明了控制律可使姿态控制误差在约束范围内实现固定时间收敛。六自由度仿真验证了所设计的自适应固定时间控制方法的有效性。 展开更多
关键词 变外形飞行器 固定时间控制 障碍lyapunov函数 抗饱和控制
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海洋自主水面船舶跨水域自适应神经控制 被引量:1
6
作者 叶翔 陈超 +1 位作者 贾建雄 陈航 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期309-316,共8页
[目的]针对跨水域场景下海洋自主水面船舶受模型参数不确定和外界环境干扰未知的跟踪控制问题,提出一种具有指定性能的自适应神经控制方案。[方法]在反步法设计框架下,利用神经网络逼近模型参数不确定和未知的外界环境扰动,构造一种新... [目的]针对跨水域场景下海洋自主水面船舶受模型参数不确定和外界环境干扰未知的跟踪控制问题,提出一种具有指定性能的自适应神经控制方案。[方法]在反步法设计框架下,利用神经网络逼近模型参数不确定和未知的外界环境扰动,构造一种新的指定性能函数,并结合障碍李雅普诺夫函数来实现跨水域设计的转换,同时使用动态面控制技术降低系统计算的复杂度,借助李雅普诺夫理论进行稳定性分析,证明控制系统内所有信号都是有界的。[结果]仿真结果表明,所提控制方案能够解决海洋自主水面船舶跨水域跟踪控制,且跟踪误差能够满足在离线预定义时间内收敛至给定的约束范围。[结论]所做研究能够解决船舶的跨水域跟踪控制问题,为受限水域船舶的跟踪控制提供参考价值,且具有实际的工程意义。 展开更多
关键词 无人船 海洋自主水面船舶 神经网络 自适应神经控制 障碍李雅普诺夫函数 跨水域场景
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具有时变状态约束的无人直升机抗饱和跟踪控制设计
7
作者 阎坤 赵金泽 +2 位作者 高嵩 曹凯 万敏 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期100-110,共11页
针对无人直升机在飞行过程中面临的状态受限和执行器饱和等多约束问题,本研究结合时变障碍Lyapunov函数技术和辅助系统方法提出了一种抗饱和安全飞行控制策略。首先,对状态约束进行分析并建立了包含输入饱和的无人直升机非线性系统模型... 针对无人直升机在飞行过程中面临的状态受限和执行器饱和等多约束问题,本研究结合时变障碍Lyapunov函数技术和辅助系统方法提出了一种抗饱和安全飞行控制策略。首先,对状态约束进行分析并建立了包含输入饱和的无人直升机非线性系统模型;其次,针对输入饱和问题,采用饱和误差构造辅助系统,并将辅助系统的输出变量反馈到控制器中以提高系统的抗饱和能力,同时针对状态约束问题,引入时变障碍Lyapunov函数对其进行处理,保证飞行状态在预设的安全约束范围内变化;最后,在反步控制技术的框架下,设计了同时存在时变状态约束和输入饱和的无人直升机跟踪飞行控制方案,并结合Lyapunov稳定性理论证明了整个闭环系统误差的有界稳定性。通过仿真验证并与传统PID控制方法相对比,验证了本文所提出控制算法的有效性和优越性。研究结果表明:所提出的控制算法不仅能够确保无人直升机的飞行状态在合理且安全的范围内变化,而且提高了整个飞控系统的抗饱和能力。 展开更多
关键词 无人直升机 状态约束 执行器饱和 辅助系统 时变障碍lyapunov函数
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基于有限时间指令滤波的空间机器人性能约束鲁棒控制
8
作者 张昕伟 高鼎峰 +1 位作者 刘辽雪 郭毓 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第3期79-88,共10页
针对空间机器人在性能约束下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于指令滤波反步法的有限时间性能约束鲁棒控制策略.设计一种新型非对称正切型障碍Lyapunov函数,并将其与有限时间控制方法相结合,构建了基于有限时间指令滤波的性能约束控制方... 针对空间机器人在性能约束下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于指令滤波反步法的有限时间性能约束鲁棒控制策略.设计一种新型非对称正切型障碍Lyapunov函数,并将其与有限时间控制方法相结合,构建了基于有限时间指令滤波的性能约束控制方案.该方案不仅确保了空间机器人基座姿态角与机械臂关节角始终被限制在非对称预定区间内,而且实现了系统状态在有限时间收敛至期望轨迹.通过应用时变函数边界,进一步优化了系统的瞬态性能.基于汉密尔顿-雅可比不等式(Hamilton-Jacobi inequality,HJI)方法设计鲁棒控制器,有效抑制了外界不确定性扰动对空间机器人的影响.最后,利用Lyapunov稳定性理论证明系统状态变量均为有限时间稳定.对比仿真结果验证了所提控制策略的有效性和优越性. 展开更多
关键词 非对称正切型障碍lyapunov函数 有限时间 指令滤波 反步法
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基于状态约束的柔性机械臂奇异摄动控制
9
作者 齐瑞 于金鹏 +2 位作者 刘加朋 司晨怡 朱钰 《控制工程》 北大核心 2025年第1期51-58,共8页
针对未知扰动减弱柔性机械臂系统的控制效果,关节位置跟踪在反步控制设计中的推导复杂,以及跟踪误差过大引起安全事故等问题,提出了一种基于状态约束、指令滤波和模糊自适应的奇异摄动控制方法,对柔性机械臂系统进行关节位置跟踪控制。... 针对未知扰动减弱柔性机械臂系统的控制效果,关节位置跟踪在反步控制设计中的推导复杂,以及跟踪误差过大引起安全事故等问题,提出了一种基于状态约束、指令滤波和模糊自适应的奇异摄动控制方法,对柔性机械臂系统进行关节位置跟踪控制。该方法通过奇异摄动解耦简化柔性机械臂系统,利用log型障碍李雅普诺夫函数对慢子系统进行状态误差约束;引入指令滤波和模糊自适应降低控制设计的计算复杂程度并解决控制精度受非线性扰动影响的问题。仿真结果表明,所提方法有效克服了扰动降低控制精度的问题,有较好的跟踪效果,能保证慢子系统的状态量被约束在指定范围内。 展开更多
关键词 奇异摄动 状态约束 障碍李雅普诺夫函数 柔性机械臂
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基于障碍Lyapunov函数的双臂空间机器人捕获卫星柔顺控制 被引量:7
10
作者 朱安 艾海平 陈力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期2997-3006,共10页
空间机器人捕获卫星操作过程中不可避免地会与卫星接触、碰撞,此过程中若未对其关节进行有效的保护,很容易造成捕获操作失败,因此提出在各关节电机与机械臂之间添加一种弹簧阻尼机构,该机构不仅能够实现碰撞冲击能量的吸收及柔性振动的... 空间机器人捕获卫星操作过程中不可避免地会与卫星接触、碰撞,此过程中若未对其关节进行有效的保护,很容易造成捕获操作失败,因此提出在各关节电机与机械臂之间添加一种弹簧阻尼机构,该机构不仅能够实现碰撞冲击能量的吸收及柔性振动的抑制,还能配合设计的柔顺策略实现捕获操作的柔顺化。分别利用含耗散力Lagrange方程与Newton-Euler方程导出了碰撞前的双臂空间机器人与卫星分体系统动力学方程;结合Newton第三定律、捕获点的速度及闭链几何约束获得了捕获完成后的混合体系统动力学方程,且通过动量守恒关系计算了碰撞冲击效应与冲击力;基于障碍Lyapunov函数设计了一种状态约束控制方法,实现了轨迹的高精度跟踪;采用模糊自适应控制器对系统的不确定项进行拟合,解决了系统参数不确定的影响。通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性,并利用数值模拟验证了缓冲机构的抗冲击性能及所提柔顺策略的有效性。 展开更多
关键词 双臂空间机器人 捕获操作 弹簧阻尼机构 障碍lyapunov函数 模糊自适应控制
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不确定电液伺服系统的时变输出约束自适应滤波控制 被引量:1
11
作者 潘昌忠 何广 +2 位作者 李智靖 周兰 熊培银 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1819-1828,共10页
针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具... 针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具有较好的瞬态和稳态性能;设计径向基函数(RBF)神经网络及权重自适应学习律,在线逼近由模型不确定性和未知干扰组成的复合干扰,并将逼近值用于反馈控制;采用二阶指令滤波反步法设计状态反馈控制律和误差补偿机制,避免反步设计中“计算爆炸”的问题,同时消除滤波误差,提高系统位置跟踪精度;依据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统中所有误差信号的收敛性。仿真结果表明:系统的稳态误差在所提方法下约为3.48×10^(-8)m,相比于其他控制方法,跟踪误差始终约束在时变的约束边界内,跟踪精度和控制性能均得到提升。 展开更多
关键词 电液伺服系统 时变障碍lyapunov函数 径向基函数神经网络 指令滤波 误差补偿 反步法
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考虑状态受限和一致性的微电网二次控制 被引量:3
12
作者 吴忠强 程洪强 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期183-188,共6页
为解决交流微电网下垂控制产生的偏差问题,本文采用二次控制对分布式电源输出电压和频率进行调节.将微电网看成分布式多智能体系统,智能体间通过稀疏网络进行通信,运用多智能体一致性协议,本文提出一种基于障碍Lyapunov函数和自适应模... 为解决交流微电网下垂控制产生的偏差问题,本文采用二次控制对分布式电源输出电压和频率进行调节.将微电网看成分布式多智能体系统,智能体间通过稀疏网络进行通信,运用多智能体一致性协议,本文提出一种基于障碍Lyapunov函数和自适应模糊系统的二次电压和频率控制器.采用障碍Lyapunov函数设计控制器,不但能保持系统的稳定性,还可使输出的电压和频率限制在预设的范围内.采用自适应模糊系统可对系统中的一些参变量的变化进行估计,提高了控制器的鲁棒性.本文给出了严格的稳定性证明.通过对负载变化,以及拓扑结构改变等的仿真测试,验证了所提方案的有效性. 展开更多
关键词 微电网 多智能体系统 自适应模糊系统 障碍lyapunov函数 BACKSTEPPING
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网络攻击下考虑状态受限的微电网安全运行与控制 被引量:1
13
作者 吴忠强 程洪强 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3240-3250,共11页
攻击、干扰、不确定性通常存在于微电网中危害系统的安全运行.为了解决此问题,设计了一种带攻击补偿的电压控制器,以减小或抵消攻击对系统稳定性的影响.设计攻击观测器对微电网中受到的攻击进行观测;利用多智能体一致性协议,考虑全状态... 攻击、干扰、不确定性通常存在于微电网中危害系统的安全运行.为了解决此问题,设计了一种带攻击补偿的电压控制器,以减小或抵消攻击对系统稳定性的影响.设计攻击观测器对微电网中受到的攻击进行观测;利用多智能体一致性协议,考虑全状态约束问题,采用正切型障碍Lyapunov函数约束所设计的状态量,使系统状态约束在预设范围内,并实现无功功率分配.采用自适应模糊系统对系统中一些参变量的变化进行估计,提高控制器的自适应能力.仿真验证了控制器的有效性. 展开更多
关键词 微电网 多智能体系统 攻击 障碍lyapunov函数 自适应模糊系统
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具有时变输出约束的非线性多智能体系统自适应最优包含控制
14
作者 张天平 刘涛 章恩泽 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1899-1912,共14页
本文对具有时变输出约束和未建模动态的不确定严格反馈非线性多智能体系统,提出了一种最优包含控制方法.利用一种新型积分型障碍Lyapunov函数处理输出约束,利用动态信号处理未建模动态,利用动态面控制方法设计前馈控制器,结合自适应动... 本文对具有时变输出约束和未建模动态的不确定严格反馈非线性多智能体系统,提出了一种最优包含控制方法.利用一种新型积分型障碍Lyapunov函数处理输出约束,利用动态信号处理未建模动态,利用动态面控制方法设计前馈控制器,结合自适应动态规划和积分强化学习方法设计最优反馈控制器,利用神经网络在线逼近相应代价函数,并设计权重更新律.理论分析证明了所有跟随者的输出收敛到领导者生成的凸包中,全部跟随者组成的闭环系统是半全局一致最终有界的,同时,跟随者的输出保持在给定的约束集中,代价函数达到最小.仿真结果验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 自适应动态规划 积分强化学习 最优控制 动态面控制 积分型障碍lyapunov函数 多智能体系统
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考虑重力影响的柔性空间机械臂输出约束自适应PID容错控制 被引量:2
15
作者 王苏杭 刘福才 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第9期960-971,共12页
针对存在执行器故障的柔性空间机械臂轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于奇异摄动的输出约束自适应比例积分微分(PID)容错控制策略。利用奇异摄动的方法和原理,将柔性空间机械臂控制系统解耦为快、慢子系统。慢子系统控制策略将执行器故... 针对存在执行器故障的柔性空间机械臂轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于奇异摄动的输出约束自适应比例积分微分(PID)容错控制策略。利用奇异摄动的方法和原理,将柔性空间机械臂控制系统解耦为快、慢子系统。慢子系统控制策略将执行器故障处理为符号固定但大小不固定的未知控制方向问题,并采用努斯鲍姆函数处理此问题,同时利用障碍李雅普诺夫函数(BLF)约束输出;快子系统中加入阻尼项抑制震荡。利用李雅普诺夫(Lyapunov)函数和相关定理证明了控制策略的稳定性。仿真结果表明,当系统受到执行器故障和变化的重力加速度影响时,控制策略可以使柔性空间机械臂精确地跟踪目标轨迹。 展开更多
关键词 空间机械臂 奇异摄动 自适应 努斯鲍姆函数 障碍李雅普诺夫函数(blf) 容错控制
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基于状态约束的柔性关节机械臂指令滤波控制 被引量:1
16
作者 朱钰 于金鹏 +1 位作者 刘加朋 于海生 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期1012-1017,共6页
针对单连杆柔性关节机械臂系统,研究了全状态约束条件下机械臂末端位置的跟踪控制问题。利用障碍李雅普诺夫函数约束柔性关节机械臂的关节角位置和电机转角位置等状态变量的幅值,保证所有状态变量不会超出给定的限制区域。在此基础上,... 针对单连杆柔性关节机械臂系统,研究了全状态约束条件下机械臂末端位置的跟踪控制问题。利用障碍李雅普诺夫函数约束柔性关节机械臂的关节角位置和电机转角位置等状态变量的幅值,保证所有状态变量不会超出给定的限制区域。在此基础上,通过引入带有误差补偿的指令滤波控制技术克服了传统反步法存在的计算爆炸问题,设计了基于状态约束的指令滤波反步控制器。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了柔性关节机械臂系统的稳定性,并通过仿真实验验证了所设计的控制器能够有效保证系统的状态约束性能和位置跟踪精度。 展开更多
关键词 状态约束 柔性关节机械臂 指令滤波控制 障碍李雅普诺夫函数
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基于输入饱和的欠驱动水面舰艇预定义时间跟踪控制 被引量:1
17
作者 黄秀颖 刘海涛 田雪虹 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期98-110,共13页
[目的]为解决欠驱动水面舰艇(USV)在模型不确定性、强耦合特性和控制器输入饱和情况下的轨迹跟踪问题,提出基于输入饱和的USV预定义时间跟踪控制方法。[方法]针对USV模型具有非零对角项和强耦合特性问题,引入坐标变换,将系统模型转变为... [目的]为解决欠驱动水面舰艇(USV)在模型不确定性、强耦合特性和控制器输入饱和情况下的轨迹跟踪问题,提出基于输入饱和的USV预定义时间跟踪控制方法。[方法]针对USV模型具有非零对角项和强耦合特性问题,引入坐标变换,将系统模型转变为斜对角形式;将预定义时间性能函数与障碍Lyapunov函数(BLF)结合,保证瞬态和稳态的跟踪性能;利用自组织神经网络(SSNN)降低未知外部环境扰动和复杂的连续未知非线性项以及输入饱和产生的影响,以保证控制系统的跟踪精度,并且在线调整优化SSNN的神经元数目,减少控制系统的计算负担。[结果]基于Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统在预定义时间内是有界稳定的,跟踪误差始终保持在约束范围内。[结论]仿真结果表明,所提控制策略是有效的,其具有良好的跟踪性能。 展开更多
关键词 欠驱动水面舰艇 预定义时间性能函数 障碍lyapunov函数 自组织神经网络 输入饱和 预定义时间控制
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高空台多任务模拟指定时间抗扰控制 被引量:1
18
作者 李金柏 伦岳斌 +3 位作者 王宏伦 钱秋朦 张松 但志宏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期241-251,共11页
针对高空台多任务模拟试验对飞行环境模拟控制系统所提出的高品质、高精度、强抗扰的迫切需求,设计了一种基于障碍李雅普诺夫函数的高空台进气环境模拟指定时间抗扰控制方法。建立了包含进气系统管道容腔和调节阀执行机构的高空台受控... 针对高空台多任务模拟试验对飞行环境模拟控制系统所提出的高品质、高精度、强抗扰的迫切需求,设计了一种基于障碍李雅普诺夫函数的高空台进气环境模拟指定时间抗扰控制方法。建立了包含进气系统管道容腔和调节阀执行机构的高空台受控对象模型,并在此基础上进行了仿射形式推导和解耦设计。针对高空台强非线性、强扰动的特性,设计了以指定时间收敛的抗扰控制方法;同时为了抑制推力瞬变过程中系统状态剧烈变化,引入了障碍李雅普诺夫函数对压强和温度误差分别进行限制。在高空台多任务模拟试验控制仿真中,该方法可使压强和温度的绝对积分误差比线性自抗扰控制方法小89.5%和88.9%,在剧烈受扰后调节时间短10.4%和9.0%,而且相比于常规的指定时间方法能够满足所设定的状态误差约束。结果表明,基于障碍李雅普诺夫函数的指定时间抗扰控制方法能够进一步提升多任务模拟试验中的控制精度、调节速度以及抗扰能力。 展开更多
关键词 高空台 进气环境模拟 多任务模拟试验 指定时间抗扰控制 障碍李雅普诺夫函数 状态误差约束
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基于扩张滑模观测器的电液伺服系统鲁棒控制 被引量:6
19
作者 臧万顺 沈刚 +1 位作者 赵军 臧克江 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期611-621,共11页
为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并... 为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并结合等值注入原理及饱和函数进行合理优化.利用系统不确定性的估计值,在反步控制设计中引入障碍Lyapunov函数,将系统的跟踪误差约束在一定范围内,结合参数自适应律,提高系统控制性能.为了验证所提控制方法的性能,在MATLAB/Simulink软件平台构建仿真模型,进一步地,搭建电液伺服系统实验台及实时控制系统,进行仿真和实验验证.结果表明所提方法的性能优于基于障碍Lyapunov函数的反步控制器及传统的反步控制器. 展开更多
关键词 电液伺服系统 系统不确定性 扩张滑模观测器 参数自适应 障碍lyapunov函数 反步控制
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考虑输出约束及外部干扰的柔性航天器振动控制
20
作者 刘姝阳 杨洪磊 +1 位作者 张振国 李元春 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1560-1567,共8页
针对具有输出约束及外部干扰的柔性航天器系统,提出一种直接关节力矩输入的振动控制方法。利用哈密顿原理,系统动力学特性由偏微分方程(PDE)和常微分方程(ODE)耦合组成的分布参数模型来描述。设计了非线性干扰观测器补偿外界干扰,并基... 针对具有输出约束及外部干扰的柔性航天器系统,提出一种直接关节力矩输入的振动控制方法。利用哈密顿原理,系统动力学特性由偏微分方程(PDE)和常微分方程(ODE)耦合组成的分布参数模型来描述。设计了非线性干扰观测器补偿外界干扰,并基于正切型障碍李雅普诺夫函数解决了航天器姿态角度误差和振动误差的多输出约束问题。利用扩展的拉塞尔不变集原理和半群理论证明了系统的渐近稳定性。不仅实现了姿态角的位置控制,还抑制了柔性航天器的弹性振动。通过对比仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 输出约束 干扰观测器 直接关节力矩输入 分布参数模型 障碍李雅普诺夫函数
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