欠驱动条件下自主水下航行器轨迹跟踪动态性能预设控制

1

作者 李晓斌 徐东 杨雪 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3185-3197,共13页

为满足欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在复杂扰动和参数不确定条件下高性能轨迹跟踪需求,提出预设动态性能及收敛时间的三维轨迹跟踪控制方法。首先,对欠驱动AUV的前向位置道进行扩维,构建面向控制的一体化... 为满足欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在复杂扰动和参数不确定条件下高性能轨迹跟踪需求,提出预设动态性能及收敛时间的三维轨迹跟踪控制方法。首先,对欠驱动AUV的前向位置道进行扩维,构建面向控制的一体化多输入多输出轨迹跟踪模型。然后,结合动态过程函数与预设时间控制理论,建立动态性能预设轨迹跟踪控制系统,使得AUV轨迹跟踪暂态品质可由动态过程函数直接决定,而跟踪误差的实际收敛时间也可由单个控制参数准确预设。最后,为避免控制奇异现象和“微分爆炸”现象,控制系统设计过程中分别融入绝对值修正法和径向基函数网络(radial basis function neural network,RBFNN)拟合法。数值仿真结果表明,所提出的控制方法可显著提升欠驱动AUV的抗扰性和暂态品质,实现快速平滑的高性能三维轨迹跟踪。 展开更多

关键词 自主式水下航行器 动态过程函数 预设时间控制理论 动态性能预设轨迹跟踪控制 径向基函数网络

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任意初始状态机械臂的保性能预设时间跟踪控制

2

作者 殷春武 吴岐 +1 位作者 杨思逸 周承德 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期103-108,113,共7页

为解决预设性能控制中性能约束函数的参数设置受系统状态初值影响的问题,为任意初值下的机械臂系统设计了一种收敛时间和瞬态性能可预设的反演控制算法。通过引入预设时间收敛误差转换函数,将任意初值下的轨迹跟踪误差转换成初值在原点... 为解决预设性能控制中性能约束函数的参数设置受系统状态初值影响的问题,为任意初值下的机械臂系统设计了一种收敛时间和瞬态性能可预设的反演控制算法。通过引入预设时间收敛误差转换函数,将任意初值下的轨迹跟踪误差转换成初值在原点、且可在预设时间内收敛到实际跟踪误差的新变量,给出收敛时间可任意设置的预设时间收敛Lyapunov稳定判据,采用扩张状态观测器估计系统不确定部分,基于新变量设计反演控制算法,使机械臂轨迹跟踪误差满足有限时间性能约束函数的预设瞬态性能和稳态精度,理论证明了闭环系统的预设时间稳定。仿真结果表明,所设计的控制器能使任意初始位置的机械臂轨迹跟踪误差在预设时间内按照给定性能约束收敛,且具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 机械臂 轨迹跟踪控制 预设性能控制 预设时间控制 扩展状态观测器

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具有预设性能约束的AUV固定时间跟踪控制

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作者 刘萌萌 王冰 +3 位作者 王迪 王俊玮 王昱 王海龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期118-125,共8页

针对具有外部复杂扰动和未知系统动态的水下潜航器轨迹跟踪控制问题,本文研究一种基于固定时间并带有预设性能函数的积分滑模精确控制方案,该控制器保证了闭环系统的稳态响应始终在预定义范围内。构造新的固定时间干扰观测器,用于实时... 针对具有外部复杂扰动和未知系统动态的水下潜航器轨迹跟踪控制问题,本文研究一种基于固定时间并带有预设性能函数的积分滑模精确控制方案,该控制器保证了闭环系统的稳态响应始终在预定义范围内。构造新的固定时间干扰观测器,用于实时估计和补偿未知扰动量。将预设性能控制、固定时间方法和非奇异快速终端滑模相结合设计控制算法,使轨迹跟踪误差收敛到预定范围内。同时,为改善滑模控制带来的抖振问题,引入双曲正切函数代替符号函数。最后,理论分析证明该闭环系统的稳定性,仿真及仿真对比结果验证了所设计控制律的有效性和优越性。 展开更多

关键词 水下潜航器 轨迹跟踪 固定时间控制 预设性能

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基于神经网络滑模控制的船舶事件触发预设性能跟踪控制

4

作者 焦建芳 包端华 胡正中 《控制工程》 北大核心 2025年第2期193-200,共8页

针对在通信资源受限情况下具有模型不确定性及未知干扰全驱动船舶的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于神经网络滑模控制的事件触发预设性能控制策略。该策略通过引入事件触发机制进行控制器的设计,在保证控制品质的前提下减少了控制器与执... 针对在通信资源受限情况下具有模型不确定性及未知干扰全驱动船舶的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于神经网络滑模控制的事件触发预设性能控制策略。该策略通过引入事件触发机制进行控制器的设计,在保证控制品质的前提下减少了控制器与执行器之间的信息传输。同时引入性能函数对误差进行约束,从而使系统输出具有优良的品质。利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逼近船舶模型不确定项;利用动态面技术解决了滑模控制器设计过程中虚拟控制量求导时的微分爆炸问题,并引入非线性增益函数与自适应律,进一步优化控制器。最后,通过Lyapunov稳定理论证明了系统的稳定性,并通过仿真验证了该控制策略的有效性。 展开更多

关键词 事件触发 神经网络 预设性能 自适应 轨迹跟踪

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无人飞行器集群自主控制:预设性能驱动的安全编队控制

5

作者 方浩 赵欣悦 陈杰 《自动化学报》 北大核心 2025年第5期931-941,共11页

针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,... 针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,基于控制障碍函数描述无人机的安全状态集合并建立二次规划问题,利用Karush-Kuhn-Tucker条件得到最小干预安全控制器的闭式解.最后,利用安全控制的闭式解构造辅助系统,实现性能函数的自适应更新.理论分析表明,该算法能够在编队跟踪与安全性冲突条件下确保系统安全,在不发生冲突时实现性能约束下的编队跟踪.仿真结果验证了提出算法的有效性. 展开更多

关键词 多无人机编队跟踪 安全控制 预设性能控制 控制障碍函数 辅助系统

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带有误差约束的导弹编队预设性能控制器设计

6

作者 吴险峰 陈宝文 孙经广 《现代防御技术》 北大核心 2025年第1期73-80,共8页

研究分析了存在外界干扰、输入受限和跟踪误差性能约束条件下的导弹编队控制问题。在定义每枚导弹与期望位置绝对误差、相邻导弹的相对误差的基础上,基于通信拓扑理论,建立了基于总误差的导弹编队系统模型,并利用误差转换函数,给出了带... 研究分析了存在外界干扰、输入受限和跟踪误差性能约束条件下的导弹编队控制问题。在定义每枚导弹与期望位置绝对误差、相邻导弹的相对误差的基础上,基于通信拓扑理论,建立了基于总误差的导弹编队系统模型,并利用误差转换函数,给出了带有输入受限的跟踪误差约束的导弹编队模型。采用反步法、自适应技术和辅助系统,设计了自适应饱和的编队预设性能控制器;借助李雅普诺夫理论对所提出的编队控制器进行了稳定性证明,表明系统跟踪误差能够收敛至预先设定的边界范围内,并通过数字仿真验证了控制器的有效性。 展开更多

关键词 导弹编队 跟踪误差约束 预设性能 输入饱和 自适应控制 反步控制

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挖掘机器人预设时间实用自适应跟踪控制

7

作者 周家峰 华长春 +1 位作者 张波 储海军 《控制工程》 北大核心 2025年第8期1465-1471,共7页

针对挖掘机器人动力学系统,提出了一种预设时间实用自适应跟踪控制算法。首先,提出的时变约束函数和复合映射函数使得挖掘机器人关节角度的跟踪误差可以在预设时间内达到设定精度,并且消除了关节角度对初始误差要求的限制,提高了算法在... 针对挖掘机器人动力学系统,提出了一种预设时间实用自适应跟踪控制算法。首先,提出的时变约束函数和复合映射函数使得挖掘机器人关节角度的跟踪误差可以在预设时间内达到设定精度,并且消除了关节角度对初始误差要求的限制,提高了算法在实际工程中的适用性与灵活性。其次,通过自适应方法解决了铲斗尖端在工作时受到外部干扰的问题。最后,通过李雅普诺夫方法证明了挖掘机器人系统的稳定性,并且通过仿真验证了所提控制方法的有效性。 展开更多

关键词 预设时间控制 挖掘机器人 轨迹跟踪 自适应控制

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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

8

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 非严格反馈系统 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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基于事件触发的预设时间航天器轨迹跟踪控制

9

作者 郝勇 贾登辉 +1 位作者 李晨洋 李俊 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期661-669,共9页

针对通信受限条件下的航天器轨迹跟踪问题,提出了一种基于事件触发的预设时间控制算法。为了满足不同任务场景下对航天器快速性的要求,本文设计了一种预设时间轨迹跟踪控制算法。结合反步控制理论及预设时间动态增益,最终实现轨迹跟踪... 针对通信受限条件下的航天器轨迹跟踪问题,提出了一种基于事件触发的预设时间控制算法。为了满足不同任务场景下对航天器快速性的要求,本文设计了一种预设时间轨迹跟踪控制算法。结合反步控制理论及预设时间动态增益,最终实现轨迹跟踪系统的预设时间收敛。作为一种典型的网络化控制系统,航天器在执行任务过程中可能会受到自身通信能力的限制,造成通信阻塞、时延和丢包等问题。为此,本文提出了一种基于动态参数的事件触发算法,在保证系统控制精度的同时,一定程度上避免了控制中心与航天器本体间不必要的通信资源消耗。相比于传统的静态事件触发算法,文中基于动态参数的事件触发算法在减少通信频率方面更具优势。通过理论分析和仿真实验验证所提控制算法的有效性。 展开更多

关键词 通信受限 轨迹跟踪 事件触发 预设时间 反步控制 动态增益 网络化控制系统 动态参数

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具有预设性能的电液主动悬架动态面容错控制 被引量：3

10

作者 郭雪杰 闫帅 孙维超 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1726-1734,共9页

针对主动悬架系统中存在内部不确定性,外界干扰和执行器故障情况下的振动抑制问题,本文提出了一种具有预设性能的动态面容错控制方法.首先,通过引入预设性能函数,采用对数型障碍Lyapunov函数,使车身运动位移具有预先设定的瞬态和稳态跟... 针对主动悬架系统中存在内部不确定性,外界干扰和执行器故障情况下的振动抑制问题,本文提出了一种具有预设性能的动态面容错控制方法.首先,通过引入预设性能函数,采用对数型障碍Lyapunov函数,使车身运动位移具有预先设定的瞬态和稳态跟踪性能,与传统预设性能方法相比,该方法不需要误差转换,从而降低了控制器设计的复杂度.然后,采用非线性扰动观测器在线估计悬架系统中存在的复合干扰,有效地补偿其不利影响.通过构造基于不连续投影方法的自适应律,解决了电液执行器液压缸内部泄漏故障问题,同时,引入动态面技术,避免了反步法中虚拟控制律偏微分计算困难问题.最后,基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统中所有状态变量是有界的,Carsim仿真结果验证了所提控制方法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 电液主动悬架 预设性能 容错控制 扰动观测器 动态面技术

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基于非线性滤波器和动态面的指定时间预设性能导弹冷发射响应控制

11

作者 于小川 杨晓伟 +2 位作者 梁相龙 朱威霖 姚建勇 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4155-4174,共20页

围绕车载导弹发射平台无依托垂直发射过程,提出一种通过液压执行器主动调节发射筒摆振进而控制弹体出筒姿态的思路,以保证发射安全性和车载导弹发射平台对发射场坪的适应性。考虑发射筒-适配器-弹筒之间的相互作用关系,建立6自由度发射... 围绕车载导弹发射平台无依托垂直发射过程,提出一种通过液压执行器主动调节发射筒摆振进而控制弹体出筒姿态的思路,以保证发射安全性和车载导弹发射平台对发射场坪的适应性。考虑发射筒-适配器-弹筒之间的相互作用关系,建立6自由度发射系统动力学模型,并结合液压压力动态方程推导出7阶状态空间方程。为避免高阶非线性系统控制器反步设计存在的“微分爆炸”问题,引入一种基于光滑的非线性滤波器的动态面技术以简化控制器设计。为抑制难以建模因素对发射响应控制的影响,引入时延估计控制方法进行未建模误差和外部扰动的估计和衰减。结合指定时间预设性能控制方法,实现弹体跟踪快速收敛,并满足摆振幅度和角速度的预设指标。通过数学模型和有限元模型的仿真结果比较,验证了新提出的发射动力学模型的正确性。同时,对PID控制器、动态面控制器、动态面和时延估计结合的控制器以及在此基础上加入指定时间预设性能的控制器影响下的发射动态响应结果进行比较。新提出的控制器能够保证弹体出筒时刻弹体角度被约束在0.5°之内,角速度被约束在1.5°/s之内,其控制性能更优越。 展开更多

关键词 导弹 发射平台 无依托垂直发射 指定时间预设性能控制 时延估计 动态面控制

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基于自适应RBF神经网络具有模型不确定性的四旋翼无人机指定时间预设性能控制方法 被引量：5

12

作者 张园 郑鸿基 +3 位作者 刘海涛 韦丽娇 沈德战 赵振华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期64-73,共10页

四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点,在飞行过程中很容易受到外界干扰,进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此,提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先,针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立... 四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点,在飞行过程中很容易受到外界干扰,进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此,提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先,针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立,并且在执行任务过程中存在外部未知扰动问题,提出了一种基于指定时间预设性能控制方法,将四旋翼无人机的轨迹跟踪问题转换为对位置子系统和姿态子系统的期望指令跟踪问题;其次,在设计控制器过程中,为了解决“微分爆炸”问题产生的滤波器误差,引入一种新型滤波误差补偿方法,通过RBF神经网络逼近外部未知扰动,并将预测结果补偿给控制器以提高轨迹跟踪的鲁棒性。最后,应用仿真模拟方法验证无人机控制系统稳定性和性能优势,通过飞行试验验证,微风聚拢环境下实际飞行轨迹与仿真模拟结果趋于一致,自主轨迹跟踪起降位置偏差小于1 cm,证明了所提出算法的有效性。 展开更多

关键词 四旋翼无人机 RBF神经网络 轨迹跟踪控制 预设性能约束 模型不确定性

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四翼飞行器轨迹快速跟踪预设性能反演控制

13

作者 潘世华 江道根 +1 位作者 朱蓉 尹湘源 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第11期2199-2208,共10页

针对四翼飞行器飞行中的综合干扰和轨迹跟踪的预定性能问题,在基于飞控系统双闭环结构的基础上设计出新型预设性能反演控制算法,实现了高精度轨迹快速跟踪控制目标。首先,将飞控系统动力学模型进行解耦,构造出位置环和姿态环的双闭环控... 针对四翼飞行器飞行中的综合干扰和轨迹跟踪的预定性能问题,在基于飞控系统双闭环结构的基础上设计出新型预设性能反演控制算法,实现了高精度轨迹快速跟踪控制目标。首先,将飞控系统动力学模型进行解耦,构造出位置环和姿态环的双闭环控制结构;再依据有限时间性能函数对飞控系统变量误差进行坐标变换,转换成具有稳态和动态性能要求的系统变量;然后,运用反演控制算法结合非线性指数观测器估计综合干扰,以此求出总控制律。最后,通过仿真实验验证了控制算法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 有限时间预设性能控制 快速轨迹跟踪 反演控制

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基于预设性能的欠驱动飞行器横侧向通道控制方法

14

作者 王晓芳 许家萁 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2749-2760,共12页

针对高超声速飞行器横侧向通道仅通过副翼控制导致的欠驱动问题,提出一种将预设性能函数和动态面控制结合的控制方法。将横侧向欠驱动系统转化为滚转-偏航的级联控制系统;针对滚转子回路,将侧滑角指令的限幅看作控制输入饱和问题,设计... 针对高超声速飞行器横侧向通道仅通过副翼控制导致的欠驱动问题,提出一种将预设性能函数和动态面控制结合的控制方法。将横侧向欠驱动系统转化为滚转-偏航的级联控制系统;针对滚转子回路,将侧滑角指令的限幅看作控制输入饱和问题,设计预设性能函数并结合动态面控制理论设计控制策略,实现对速度倾斜角跟踪速度、瞬态跟踪误差、稳定跟踪精度的主动控制;针对侧滑角需镇定在给定范围的要求,基于限幅侧滑角指令,设计偏航子回路的预设性能函数,理论上保证侧滑角满足镇定范围要求,且能以要求的跟踪速度达到指定的跟踪精度。基于李雅普诺夫稳定原理给出了横侧向姿态控制器的稳定性证明。仿真结果表明:所提控制方法能够使得速度倾斜角以要求的跟踪速度达到指定的跟踪精度且瞬态跟踪误差满足给定的边界,侧滑角全程满足给定的限定范围,控制器具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 欠驱动 横侧向 预设性能 动态面控制

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欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪有限时间预设性能控制 被引量：13

15

作者 杜佳璐 李健 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期383-392,共10页

本文研究了具有不确定动态和未知时变海洋环境扰动的欠驱动水下机器人(AUVs)三维轨迹跟踪有限时间预设性能控制问题,提出新型预设性能函数和误差映射函数,将受预设性能限制的轨迹跟踪误差转变为非受限的变换后误差;构造新的超螺旋(ST)... 本文研究了具有不确定动态和未知时变海洋环境扰动的欠驱动水下机器人(AUVs)三维轨迹跟踪有限时间预设性能控制问题,提出新型预设性能函数和误差映射函数,将受预设性能限制的轨迹跟踪误差转变为非受限的变换后误差;构造新的超螺旋(ST)扩张状态观测器,在有限时间内实时估计AUV不确定动态和未知时变海洋环境扰动引起的总扰动;基于上述,设计新的ST控制律,实现了欠驱动AUV三维轨迹跟踪有限时间预设性能控制.理论分析证明了最终的AUV三维轨迹跟踪闭环控制系统的稳定性,仿真及仿真比较结果验证了所设计控制律的有效性和优越性. 展开更多

关键词 欠驱动水下机器人 三维轨迹跟踪 有限时间 预设性能 超螺旋算法

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高超声速变外形飞行器建模与固定时间预设性能控制 被引量：8

16

作者 曹承钰 李繁飙 +2 位作者 廖宇新 殷泽阳 桂卫华 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期486-504,共19页

以一种折叠式高超声速变外形飞行器(Hypersonic morphing vehicle, HMV)为研究对象,综合考虑变形引起的气动特性、动力学特性的动态变化和模型不确定性、外部干扰的影响,开展飞行器建模与固定时间预设性能控制方法研究.首先,建立高超声... 以一种折叠式高超声速变外形飞行器(Hypersonic morphing vehicle, HMV)为研究对象,综合考虑变形引起的气动特性、动力学特性的动态变化和模型不确定性、外部干扰的影响,开展飞行器建模与固定时间预设性能控制方法研究.首先,建立高超声速变外形飞行器的运动模型和姿态控制模型;然后,采用固定时间干扰观测器实现对模型不确定性和外部干扰构成的复合总扰动的精确估计,并设计一种新型固定时间预设性能函数以定量描述期望性能约束,在此基础上,基于预设性能控制架构并结合动态面控制技术设计预设性能姿态控制器,利用Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的固定时间稳定性;最后,通过数值仿真验证所提出方法的有效性和鲁棒性. 展开更多

关键词 高超声速变外形飞行器 固定时间 预设性能 干扰观测器 动态面控制

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四旋翼无人机预设性能自适应PID控制 被引量：5

17

作者 王安琪 李俊丽 +1 位作者 夏国锋 陈河江 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期865-875,共11页

针对四旋翼飞行器在轨迹跟踪过程中存在建模误差和外界干扰问题,设计了一种双闭环控制系统。内环姿态环采用自适应PID算法,用滑模算法作为自适应机制,结合梯度下降法克服传统PID需要手动调节参数的问题,并用RBF神经网络消除滑模控制过... 针对四旋翼飞行器在轨迹跟踪过程中存在建模误差和外界干扰问题,设计了一种双闭环控制系统。内环姿态环采用自适应PID算法,用滑模算法作为自适应机制,结合梯度下降法克服传统PID需要手动调节参数的问题,并用RBF神经网络消除滑模控制过程中产生的抖振现象;外环位置环采用预设性能自适应PID算法,即在自适应PID算法的基础上加上预设性能控制,将误差用预设性能函数进行转换,使系统误差能够始终稳定在预设值,实现位置的快速跟踪;最后用Lyapunov函数证明系统的稳定性。从跟踪的快速性、稳定性和稳态性能方面,由仿真结果对比证明本文所设计的控制算法有很大的优越性,并能对不同形式的外部扰动表现出强抗干扰性。 展开更多

关键词 四旋翼 预设性能控制 自适应PID RBF神经网络 轨迹跟踪

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挠性航天器预设性能自适应姿态跟踪控制 被引量：5

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作者 张超 孙延超 +1 位作者 马广富 李传江 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1-7,共7页

为研究存在外界干扰及未建模动态的挠性航天器姿态跟踪问题,提出了一种基于预设性能方法的自适应姿态跟踪控制策略.预设性能方法利用性能函数和一种误差变换方式,将系统的跟踪误差限制在预先设定的约束范围内,以保证系统响应具有期望的... 为研究存在外界干扰及未建模动态的挠性航天器姿态跟踪问题,提出了一种基于预设性能方法的自适应姿态跟踪控制策略.预设性能方法利用性能函数和一种误差变换方式,将系统的跟踪误差限制在预先设定的约束范围内,以保证系统响应具有期望的超调、收敛速度以及稳态误差.采用径向基函数(RBF)神经网络来处理由干扰和附件挠性振荡产生的模型未知动态.考虑到存在未知的神经网络逼近误差,为减小控制参数选取的保守性,进一步对逼近误差的上界进行自适应估计.结合权值和逼近误差上界的自适应律,设计了预设性能自适应姿态跟踪控制器.仿真结果表明,使用本方法可以有效补偿干扰及挠性振动所产生的影响,同时使姿态控制系统获得快速平稳的动态过程和给定的稳态跟踪精度.与未采用预设性能的方法相比,所提出的方法在收敛速度、跟踪精度与振荡抑制效果等方面均具有较明显的优势,并且对控制器参数选取的依赖性更低. 展开更多

关键词 挠性航天器 姿态跟踪控制 预设性能 神经网络 自适应估计

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含磁滞非线性的电动机伺服系统预设性能跟踪控制 被引量：1

19

作者 董振乐 朱忠领 +2 位作者 马大为 姚建勇 王晓锋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1803-1808,共6页

针对电动机伺服系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性(外干扰、非线性摩擦、磁滞等)问题,建立了包含连续可微摩擦模型和磁滞非线性的系统数学模型,提出了一种预设性能控制方法,通过定义预设性能函数,实现了对跟踪误差收敛率、最... 针对电动机伺服系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性(外干扰、非线性摩擦、磁滞等)问题,建立了包含连续可微摩擦模型和磁滞非线性的系统数学模型,提出了一种预设性能控制方法,通过定义预设性能函数,实现了对跟踪误差收敛率、最大超调量和稳态精度的预先设定,并结合自适应鲁棒控制方法实现同时存在参数不确定性、不确定非线性时的优良跟踪,且保证了较好的瞬态跟踪性能.采用李亚普诺夫函数从理论上证明了控制器的稳定性,进一步的仿真对比结果表明,该控制方法展现了优良的瞬态和稳态性能. 展开更多

关键词 电动机伺服系统 磁滞 预设性能控制 跟踪控制 连续摩擦补偿 建模不确定性

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时延非线性系统无模型预设性能控制 被引量：2

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作者 张晋熙 柴天佑 王良勇 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期937-946,共10页

研究含有状态时延的严反馈非线性系统的跟踪控制问题,充分考虑时延的时变性和任意性以及系统的未知动力学特性.为解决该问题,取代参数辨识、函数逼近、增益调节、指令滤波等常规技术,提出基于导向函数的预设性能控制方法,移除了控制器... 研究含有状态时延的严反馈非线性系统的跟踪控制问题,充分考虑时延的时变性和任意性以及系统的未知动力学特性.为解决该问题,取代参数辨识、函数逼近、增益调节、指令滤波等常规技术,提出基于导向函数的预设性能控制方法,移除了控制器设计对于系统非线性、控制方向和虚拟控制信号导数等信息的依赖.并且,摆脱基于李雅普诺夫−克拉索夫斯基泛函或拉祖米欣函数的稳定性分析框架,采用基于反证法的受限分析理论,移除性能分析对于已知的时延上界、部分已知的时延非线性函数和时延导数小于1等常见约束.因此,形成无模型、低复杂度、高性能控制方法,将跟踪误差限制于设计者预先选取的性能包络线内,确保系统输出以预先设定的速度和精度跟踪上时变的设定值.最后,以具有延迟回收流的两级化学反应器为对象开展对比仿真,实验结果验证了所提方法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 无模型控制 预设性能 参考跟踪 时延系统 非线性系统

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