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含参数不确定性的非线性分数阶系统输出反馈控制
1
作者 刘乐菲 葛富东 陈阳泉 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第6期1124-1131,共8页
研究了具有参数不确定性的非线性分数阶系统的输出反馈控制问题.为此,首先提出一种新颖的分数阶比例积分(PI)观测器对未知状态进行估计,利用拉普拉斯变换和Gronwall-Bellman不等式得到观测器误差系统渐近稳定的充分条件;随后,基于分数阶... 研究了具有参数不确定性的非线性分数阶系统的输出反馈控制问题.为此,首先提出一种新颖的分数阶比例积分(PI)观测器对未知状态进行估计,利用拉普拉斯变换和Gronwall-Bellman不等式得到观测器误差系统渐近稳定的充分条件;随后,基于分数阶Lyapunov稳定性定理研究系统的输出反馈控制问题,并分析相应闭环系统的渐近稳定性;最后给出了具体的数值仿真算例,从而说明本文所得理论结果的有效性和适用性. 展开更多
关键词 输出反馈控制 PI观测器设计 非线性分数阶系统 参数不确定性 渐近稳定性
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基于非线性最小方差的磁浮列车悬浮系统性能评估
2
作者 王浩 黄翠翠 +1 位作者 丁明强 龙志强 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2457-2466,共10页
磁浮列车的商业化运营对安全性的要求极为严苛,其中悬浮系统作为关键核心部件,其控制性能直接影响列车的运行状态,因此,研究悬浮系统的性能评价方法尤为重要。传统的最小方差指标被广泛用于控制回路性能的量化,但其通常假设系统为线性模... 磁浮列车的商业化运营对安全性的要求极为严苛,其中悬浮系统作为关键核心部件,其控制性能直接影响列车的运行状态,因此,研究悬浮系统的性能评价方法尤为重要。传统的最小方差指标被广泛用于控制回路性能的量化,但其通常假设系统为线性模型,忽略了实际系统的非线性特性。事实上,磁浮列车悬浮系统是具有显著非线性特征的开环不稳定系统,在性能评价中忽视这些非线性因素可能导致性能估计偏差。为此,提出一种基于Wiener模型的非线性最小方差指标,用于磁浮列车悬浮系统的控制性能评价。该方法首先利用Wiener模型描述悬浮系统的非线性过程,并推导出基于反馈不变量的非线性最小方差指标及其计算方法。通过建立单点悬浮系统非线性模型,在不同控制器参数和扰动条件下进行仿真分析,验证该指标对控制器性能和随机扰动的评价效果。此外,基于湖南凤凰磁浮线路实车运行数据,开展悬浮系统控制性能评价实验,并对比不同时段的线性最小方差指标与误差积分指标,验证了该方法在实际应用中的有效性。 展开更多
关键词 悬浮系统 控制性能评估 反馈不变量 非线性最小方差 WIENER模型
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基于比例积分调节的严格反馈多智能体系统最优一致性 被引量:1
3
作者 武文强 王庆领 《自动化学报》 北大核心 2025年第3期577-589,共13页
本文研究了严格反馈多智能体系统的最优一致性问题,旨在局部信息交互的条件下,使所有智能体收敛至全局代价函数的最优解.首先,针对权重非平衡有向图,提出一种新的分布式比例积分(Proportional-integral,PI)变量,将最优一致性问题转化为P... 本文研究了严格反馈多智能体系统的最优一致性问题,旨在局部信息交互的条件下,使所有智能体收敛至全局代价函数的最优解.首先,针对权重非平衡有向图,提出一种新的分布式比例积分(Proportional-integral,PI)变量,将最优一致性问题转化为PI调节问题,使得经典的控制技术能够通过调节PI变量的方式来处理更加复杂的多智能体系统.然后,结合所提出的分布式PI变量和预设性能控制,设计一类基于PI调节的分布式控制算法,使得带有死区输入非线性和有界扰动的严格反馈多智能体系统实现近似最优一致性.最后,通过仿真实验验证了所设计算法的有效性. 展开更多
关键词 比例积分调节 最优一致性 严格反馈系统 多智能体系统 预设性能控制
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异构非线性多智能体系统无模型输出一致性控制
4
作者 孙一仆 陈鑫 +2 位作者 贺文朋 佘锦华 吴敏 《自动化学报》 北大核心 2025年第3期604-616,共13页
针对异构非线性多智能体系统(Multi-agent system,MAS)的输出一致性控制难题,设计了一种基于同胚分布式控制协议的无模型方法.通过将输出反馈线性化理论与自适应动态规划相结合,可以在不需要精确系统模型的情况下实现非线性智能体的线性... 针对异构非线性多智能体系统(Multi-agent system,MAS)的输出一致性控制难题,设计了一种基于同胚分布式控制协议的无模型方法.通过将输出反馈线性化理论与自适应动态规划相结合,可以在不需要精确系统模型的情况下实现非线性智能体的线性化,简化分布式控制器的设计复杂性.具体而言,设计一种双层分布式控制结构,在物理空间层通过无模型反馈线性化方法实现未知系统线性化,在微分同构空间层利用线性控制技术进行分布式共识控制.通过两个实验验证了所提方法在处理未知异构非线性多智能体系统中的有效性,将传统的线性分布式控制方法扩展到未知非线性多智能体系统的控制器设计. 展开更多
关键词 非线性多智能体系统 无模型输出共识控制 微分同胚 输入输出反馈线性 自适应动态规划
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未知扰动下非严格反馈系统的自适应优化跟踪控制
5
作者 李茹茹 李靖 张朝辉 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第6期1985-1993,共9页
针对具有未知扰动和不可测状态的非严格反馈系统的优化控制问题,提出一种自适应反步优化控制策略。首先,构建一个复合观测器,用以同时观测系统的未知状态和扰动。随后,在每一步的反步法设计中引入包含扰动估计的非二次型代价函数,并设... 针对具有未知扰动和不可测状态的非严格反馈系统的优化控制问题,提出一种自适应反步优化控制策略。首先,构建一个复合观测器,用以同时观测系统的未知状态和扰动。随后,在每一步的反步法设计中引入包含扰动估计的非二次型代价函数,并设计虚拟最优控制器及最终的实际优化控制器,确保系统在实现控制优化的同时保持稳定性。在最优反步法的设计中,仅引入单一的评价网络,简化控制器的设计过程,降低控制系统的复杂性。最终,通过李雅普诺夫稳定性分析证明闭环系统的稳定性,并通过数值仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 未知扰动 不可测状态 最优控制 严格反馈系统
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严格反馈非线性系统的自适应逆最优控制 被引量:7
6
作者 王俊 季海波 +1 位作者 奚宏生 陈志福 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期713-719,共7页
介绍了逆最优控制的基本思想 ,针对一类具有未知定常参数和未知时变有界扰动的严格反馈非线性系统 ,给出了逆最优增益配置定理 .使用Backstepping算法 ,设计了逆最优控制器 .该控制器是非线性的、连续的 ,且比较容易实现 ,仿真结果表明... 介绍了逆最优控制的基本思想 ,针对一类具有未知定常参数和未知时变有界扰动的严格反馈非线性系统 ,给出了逆最优增益配置定理 .使用Backstepping算法 ,设计了逆最优控制器 .该控制器是非线性的、连续的 ,且比较容易实现 ,仿真结果表明该控制算法的有效性 .同时指出逆最优控制系统具有稳定裕度 ,因而具有局域鲁棒性 。 展开更多
关键词 严格反馈非线性系统 有界扰动 逆最优控制 自适应控制 Backstepping算法 局域鲁棒性
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基于S类函数的严格反馈非线性周期系统的自适应控制 被引量:7
7
作者 朱胜 孙明轩 何熊熊 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期1137-1143,共7页
针对一类严格反馈非线性周期系统,在周期非线性可时变参数化的条件下设计自适应控制器.通过将周期时变参数展开成傅里叶级数,并采用微分自适应律估计未知系数,进行控制器反推设计.引入S类函数,并在控制器设计中应用S类函数处理截断误差... 针对一类严格反馈非线性周期系统,在周期非线性可时变参数化的条件下设计自适应控制器.通过将周期时变参数展开成傅里叶级数,并采用微分自适应律估计未知系数,进行控制器反推设计.引入S类函数,并在控制器设计中应用S类函数处理截断误差项对系统跟踪性能的影响,同时,S类函数能确保虚拟控制的可微.给出几种不同的S类函数设计,分析比较将其应用于控制器设计时产生的不同效果.理论分析与仿真结果表明,提出的控制方法能够实现系统输出跟踪期望轨迹,且闭环系统所有信号有界. 展开更多
关键词 非线性周期系统 自适应控制 S类函数 严格反馈非线性系统 反推设计
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随机非线性严格反馈系统的自适应神经网络输出反馈镇定 被引量:5
8
作者 李靖 李俊民 陈为胜 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期450-453,共4页
针对具有严格反馈形式的随机非线性系统,首次引入神经网络控制技术,设计了适当形式的随机控制Lyapunov函数,并运用反推(Backstepping)技术和非线性观测器设计技术,构造出一类自适应神经网络输出反馈控制器.在一定条件下,证明了闭环系统... 针对具有严格反馈形式的随机非线性系统,首次引入神经网络控制技术,设计了适当形式的随机控制Lyapunov函数,并运用反推(Backstepping)技术和非线性观测器设计技术,构造出一类自适应神经网络输出反馈控制器.在一定条件下,证明了闭环系统平衡点依概率稳定.仿真算例验证了所给控制方案的有效性. 展开更多
关键词 输出反馈镇定 随机非线性严格反馈系统 非线性观测器 神经网络 自适应反推
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参数非严格反馈形式的随机非线性系统的自适应控制 被引量:4
9
作者 陈志福 季海波 +1 位作者 奚宏生 王俊 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期720-726,共7页
论文研究了一类带参数非严格反馈形式的随机非线性系统的自适应控制问题 .利用Backstepping设计方法 ,通过构造 4次型的随机控制Lyapunov函数 ,给出了有效的自适应控制方案 。
关键词 参数非严格反馈 随机稳定性 自适应控制 BACKSTEPPING方法 随机非线性系统 随机控制
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非线性交叉严格反馈系统的一种构造性设计方法 被引量:15
10
作者 宫琪 田玉平 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期447-453,共7页
讨论非线性交叉严格反馈 (cross strict feeback)系统的镇定问题 ,针对这类系统首次提出交叉回退 (cross backsteping)设计方法 ,证明了整个控制系统的全局稳定性 ,并用仿真算例验证了方法的正确性 .其结果大大拓宽了 backstepping方法... 讨论非线性交叉严格反馈 (cross strict feeback)系统的镇定问题 ,针对这类系统首次提出交叉回退 (cross backsteping)设计方法 ,证明了整个控制系统的全局稳定性 ,并用仿真算例验证了方法的正确性 .其结果大大拓宽了 backstepping方法的适用范围 . 展开更多
关键词 交叉严格反馈系统 镇定问题 非线性控制系统
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一般严格反馈型非线性系统的自适应控制 被引量:4
11
作者 张承进 亓学广 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期621-626,共6页
研究一般严格反馈型非线性系统的控制问题.假设系统的对象模型、状态均未知,只有输出是可测的.应用自适应模糊神经推断系统辨识对象模型,状态观测器设计为Luenberger型,控制器由反步控制、变结构控制和3层神经网络直接控制综合而成.... 研究一般严格反馈型非线性系统的控制问题.假设系统的对象模型、状态均未知,只有输出是可测的.应用自适应模糊神经推断系统辨识对象模型,状态观测器设计为Luenberger型,控制器由反步控制、变结构控制和3层神经网络直接控制综合而成.理论分析和仿真研究都说明此方案能够有效地控制只有输出可测的一般严格反馈型非线性系统. 展开更多
关键词 严格反馈 非线性系统 自适应控制 模糊神经推断系统 状态观测器
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无反步设计的严格反馈型非线性系统神经网络自适应跟踪控制 被引量:1
12
作者 胡慧 刘国荣 +1 位作者 郭鹏 黄峰 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期3900-3905,共6页
针对一类具有外部干扰、仅输出可测的SISO严格反馈型非线性系统,提出一种神经网络输出反馈跟踪控制方法。该方法将严格反馈型系统转换成标准仿射型系统,从而避免反步设计过程,且无需设计状态观测器。最终控制律和神经网络权值更新律中... 针对一类具有外部干扰、仅输出可测的SISO严格反馈型非线性系统,提出一种神经网络输出反馈跟踪控制方法。该方法将严格反馈型系统转换成标准仿射型系统,从而避免反步设计过程,且无需设计状态观测器。最终控制律和神经网络权值更新律中仅用到输出误差。基于Lyapunov方法证明了闭环系统所有信号有界,跟踪误差收敛到有界紧集内。最后,应用高机动导弹的位置跟踪控制验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 输出反馈 严格反馈非线性系统 神经网络 跟踪控制
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严格反馈随机非线性系统风险灵敏度输出反馈控制器设计
13
作者 刘允刚 潘子刚 +1 位作者 施颂椒 戴立言 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期391-400,共10页
研究了一类严格反馈随机非线性系统的输出反馈设计问题 .在无限时区风险灵敏度指标下 ,应用积分反推 (integrator backstepping)技术 ,设计了控制器 .所设计的控制器能够保障对任意风险灵敏度系数具有任意小的指标 ,并且闭环系统为概率... 研究了一类严格反馈随机非线性系统的输出反馈设计问题 .在无限时区风险灵敏度指标下 ,应用积分反推 (integrator backstepping)技术 ,设计了控制器 .所设计的控制器能够保障对任意风险灵敏度系数具有任意小的指标 ,并且闭环系统为概率意义下有界的 .特别地 ,所设计的控制器还能保证控制器的平衡条件 . 展开更多
关键词 严格反馈随机非线性系统 风险灵敏度 输出反馈控制器 设计
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严格反馈型随机非线性系统输出反馈滑模控制
14
作者 彭云建 邓飞其 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期1121-1125,共5页
研究了一类带有不确定性参数的严格反馈型随机非线性系统的输出反馈镇定问题,主要是采用变结构滑模控制方法(SMC)来设计镇定控制器。首先根据系统的结构和输出状态构造了随机非线性状态观测器,并针对结构参数的不确定性,采用梯度自适应... 研究了一类带有不确定性参数的严格反馈型随机非线性系统的输出反馈镇定问题,主要是采用变结构滑模控制方法(SMC)来设计镇定控制器。首先根据系统的结构和输出状态构造了随机非线性状态观测器,并针对结构参数的不确定性,采用梯度自适应调节律,然后基于系统的观测状态选择滑动模切换流形,给出了不含噪声激励的变结构控制律,并证明滑动模的可达性和闭环系统滑模运动的稳定性,最后讨论了滑模控制的抖振抑制问题。通过系统仿真,与其它鲁棒控制方法进行比较,证明了本方法不仅能够有效地镇定该类随机非线性系统,并且具有一些更好的控制性能。 展开更多
关键词 严格反馈型随机非线性系统 输出反馈镇定 自适应调节 变结构滑模控制
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死区输入下未知严格反馈非线性系统自适应约束控制
15
作者 宫赤坤 汝青杨 袁立鹏 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第12期1402-1411,共10页
研究了具有死区输入的预设约束未知高阶严格反馈非线性系统的控制问题,提出了一种基于免疫函数的自抗扰预设漏斗约束自适应控制策略.首先,针对系统内部的未知问题,采用免疫函数与扩张状态观测器结合对系统内部未知项进行观测;其次,通过L... 研究了具有死区输入的预设约束未知高阶严格反馈非线性系统的控制问题,提出了一种基于免疫函数的自抗扰预设漏斗约束自适应控制策略.首先,针对系统内部的未知问题,采用免疫函数与扩张状态观测器结合对系统内部未知项进行观测;其次,通过Lyapunov方法与漏斗控制相结合设计控制器,使得跟踪误差能够维持在预先设定的漏斗约束范围内;同时,利用双曲正切函数速率变化快这一特性设计自适应控制律,引入指令滤波器避免反步法中重复求导问题,分析证明了闭环系统所有信号的有界性.仿真实例表明了控制方法的有效性. 展开更多
关键词 死区输入 严格反馈系统 免疫函数 漏斗控制 双曲正切函数
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严格反馈非线性未知系统的自耦PID控制方法 被引量:14
16
作者 王风琴 曾喆昭 +2 位作者 程婷 程启芝 杜肖丰 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第5期971-978,共8页
针对严格反馈非线性未知系统的控制难题,提出了一种自耦PID(ACPID)控制方法。该方法将未知动态与外部有界扰动定义为一个总和扰动,从而将严格反馈非线性系统映射为一个积分串联型的线性不确定系统,进而构建了一个在总和扰动反相激励下... 针对严格反馈非线性未知系统的控制难题,提出了一种自耦PID(ACPID)控制方法。该方法将未知动态与外部有界扰动定义为一个总和扰动,从而将严格反馈非线性系统映射为一个积分串联型的线性不确定系统,进而构建了一个在总和扰动反相激励下的受控误差系统,据此设计了以速度因子为核心耦合因子的自耦PID控制律模型,理论分析了闭环控制系统的全局稳定性和抗总和扰动鲁棒性。仿真结果表明自耦PID控制方法不仅响应速度快,控制精度高,且仅有一个与被控对象模型无关的参数——速度因子待整定,在严格反馈非线性控制领域具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 严格反馈 非线性未知系统 自耦PID 速度因子 鲁棒稳定性
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基于事件触发机制的一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制 被引量:5
17
作者 廉玉晓 杨文静 +2 位作者 王琳淇 王学良 夏建伟 《南京信息工程大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第1期59-65,共7页
基于事件触发机制,研究了一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制问题.结合反步技术、神经网络和事件触发机制,提出了一种自适应神经网络控制方案,减少了数据传输量并减轻了控制器和执行器之间的传递负担,保证了输出信号尽... 基于事件触发机制,研究了一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制问题.结合反步技术、神经网络和事件触发机制,提出了一种自适应神经网络控制方案,减少了数据传输量并减轻了控制器和执行器之间的传递负担,保证了输出信号尽可能地追踪到参考信号,同时使得闭环系统的所有信号有界.此外,通过避免芝诺现象保证了所提事件触发机制的可行性.最后,给出一个例子验证了所提出策略的有效性. 展开更多
关键词 严格反馈结构 非线性系统 反步技术 事件触发机制 追踪控制
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非仿射非线性系统控制综述 被引量:2
18
作者 全权 陈炼 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2367-2381,共15页
作为仿射非线性系统更一般化的描述,非仿射非线性系统所对应的实际应用更加广泛,也更贴近实际。因此,研究非仿射非线性系统的控制问题十分重要。然而,非线性系统的非仿射特性会使控制信号以非线性函数形式出现在闭环系统中,从而带来诸... 作为仿射非线性系统更一般化的描述,非仿射非线性系统所对应的实际应用更加广泛,也更贴近实际。因此,研究非仿射非线性系统的控制问题十分重要。然而,非线性系统的非仿射特性会使控制信号以非线性函数形式出现在闭环系统中,从而带来诸如控制方向未知、奇异、过零等问题。由此,解决非仿射非线性系统的控制问题面临着巨大的挑战。基于此,介绍了仿射、严格反馈和高阶系统的相关背景知识,总结和分析了解决非仿射非线性系统控制的3种解决思路,包括函数变换法、参考模型法和数据驱动法。在已有的研究成果基础上,指出非仿射非线性系统研究领域所面临的挑战和发展趋势。 展开更多
关键词 非仿射系统 非线性系统 严格反馈 数据驱动 加性分解
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具有输入时滞和预设性能的非线性系统有限时间动态面控制 被引量:2
19
作者 夏晓南 尹治林 +2 位作者 李春 张鑫磊 吴嵩 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期316-322,共7页
针对一类具有输入时滞和动态不确定性的非严格反馈非线性系统的跟踪问题,提出一种新的基于预设性能的有限时间自适应跟踪控制方案.利用Pade逼近和辅助中间变量将有时滞系统转化为无时滞系统,采用由一阶辅助系统生成的动态信号处理未建... 针对一类具有输入时滞和动态不确定性的非严格反馈非线性系统的跟踪问题,提出一种新的基于预设性能的有限时间自适应跟踪控制方案.利用Pade逼近和辅助中间变量将有时滞系统转化为无时滞系统,采用由一阶辅助系统生成的动态信号处理未建模动态,引入双曲正切函数实现预设性能跟踪控制,并给出基于动态面控制方法的稳定性分析.在MATLAB环境中,以具有未建模动态和输入时滞的二阶非线性系统为例,对所提出的控制策略进行数值仿真.结果表明:所提出的控制方案能够避免现有有限时间控制所出现的虚拟控制求导奇异性问题,所有信号有限时间有界,跟踪误差收敛到预设的时变区间,可见控制算法切实有效. 展开更多
关键词 非线性系统 严格反馈系统 未建模动态 输入时滞 预设性能 自适应控制 动态面控制 有限时间稳定
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一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈镇定方法 被引量:52
20
作者 李世华 丁世宏 田玉平 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期101-104,共4页
针对一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈镇定问题进行了讨论.给出了三种基于连续状态反馈的全局有限时间状态反馈镇定方法.首先,利用非线性齐次系统性质,设计出一种状态反馈控制器,使得闭环系统渐近稳定并且具有负的齐次度;其次,基... 针对一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈镇定问题进行了讨论.给出了三种基于连续状态反馈的全局有限时间状态反馈镇定方法.首先,利用非线性齐次系统性质,设计出一种状态反馈控制器,使得闭环系统渐近稳定并且具有负的齐次度;其次,基于有限时间Lyapunov函数的反步构造法,给出了一种有限时间控制器;最后,利用非奇异终端滑模控制技术,得到了一种使闭环系统有限时间收敛到平衡点的反馈镇定控制器.仿真结果表明了这些方法的有效性. 展开更多
关键词 非线性系统 有限时间控制 有限时间稳定性 反馈镇定
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