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基于强化学习的非线性输入受限系统最优控制
1
作者 高晓格 韩淑云 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第2期287-291,298,共6页
针对一类输入受限的非线性系统最优跟踪控制问题,提出一种基于强化学习的自适应动态规划的控制策略。通过设计一种合适的性能指标函数解决控制系统输入受限问题;通过设计评价神经网络来估计系统的最优性能指标函数,从而求解控制系统HJB(... 针对一类输入受限的非线性系统最优跟踪控制问题,提出一种基于强化学习的自适应动态规划的控制策略。通过设计一种合适的性能指标函数解决控制系统输入受限问题;通过设计评价神经网络来估计系统的最优性能指标函数,从而求解控制系统HJB(Hamilton-Jacobi-Bellman)方程,获得最优控制输入;利用Lyapunov方法获得评价网络的权重更新率,并证明系统的跟踪误差和评价网络的权重估计误差为最终一致有界(UUB);通过数值仿真实验验证该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 非线性系统 输入受限 强化学习 自适应动态规划
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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
2
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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具有状态和输入量化的分数阶非线性系统自适应模糊控制
3
作者 孙珂 马志垚 +1 位作者 马宏军 佟绍成 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第6期1132-1141,共10页
本文主要探讨在状态和输入量化条件下的分数阶非线性系统的模糊自适应控制问题.首先,基于状态非量化的情况,设计了状态量化下的虚拟控制器和实际控制器,其偏导数是量化状态的乘积,以实现最终的控制设计;其次,为确保由于状态量化和输入... 本文主要探讨在状态和输入量化条件下的分数阶非线性系统的模糊自适应控制问题.首先,基于状态非量化的情况,设计了状态量化下的虚拟控制器和实际控制器,其偏导数是量化状态的乘积,以实现最终的控制设计;其次,为确保由于状态量化和输入量化导致的一些列误差有界,构造了一个足够光滑的分数阶投影算子并设计了一种模糊自适应反步递推控制策略.进而建立并严格证明了分数阶一致有界准则,在已知参数有界的前提下,解决了分数阶意义下的误差信号一致有界问题.在分数阶一致有界准则的保障下,确保了所有闭环信号的有界性;最后,通过仿真结果验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 分数阶非线性系统 状态和输入量化 模糊逻辑系统 反步递推
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具有输入约束的非线性积分系统无模型自适应控制
4
作者 董世建 周星星 +1 位作者 牛大鹏 唐加乐 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第7期1469-1474,共6页
由于难以精确建立具有输入约束的非线性积分系统模型,限制了基于模型的控制算法实施.针对存在积分环节的非线性系统,通过引入微分滤波器将难以控制的临界不稳定系统转化为等效的非线性稳定系统,并采用基于数据驱动技术的无模型自适应控... 由于难以精确建立具有输入约束的非线性积分系统模型,限制了基于模型的控制算法实施.针对存在积分环节的非线性系统,通过引入微分滤波器将难以控制的临界不稳定系统转化为等效的非线性稳定系统,并采用基于数据驱动技术的无模型自适应控制算法进行控制.为了解决控制过程中的输入约束问题,将损失函数转化为具有约束的二次规划问题进行求解以获取最优控制输入.同时,利用跟踪微分器对测量输出信号进行估计以抑制随机测量噪声对控制器参数求解的影响,并对所设计的控制算法进行稳定性分析.最后,验证了所提出算法的可行性和优越性. 展开更多
关键词 非线性系统 无模型自适应控制 输入约束 跟踪微分器 微分滤波
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含有输入时滞的非线性系统的输出反馈采样控制
5
作者 马倩 盛兆明 徐胜元 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1772-1784,共13页
针对含有输入时滞和低阶非线性项的非线性系统,提出一种基于采样机制的无记忆输出反馈控制方法.该方法移除了传统预测控制方法预测映射难以确定的限制,同时避免了时滞依赖方法对过去时刻状态信息的依赖性,在实际中更易实现.首先,根据系... 针对含有输入时滞和低阶非线性项的非线性系统,提出一种基于采样机制的无记忆输出反馈控制方法.该方法移除了传统预测控制方法预测映射难以确定的限制,同时避免了时滞依赖方法对过去时刻状态信息的依赖性,在实际中更易实现.首先,根据系统输出在采样时刻的信息,利用加幂积分技术和齐次占优思想设计了无记忆输出反馈采样控制器.然后,利用齐次系统理论提出了闭环系统的稳定性条件.最后,仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 无记忆采样控制 输出反馈 低阶非线性 输入时滞
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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
6
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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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
7
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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基于记忆型饱和控制器的非线性时滞系统的稳定性分析
8
作者 葛超 叶水清 +1 位作者 王红 姚征 《计算机应用》 北大核心 2025年第4期1349-1355,共7页
针对在记忆型饱和控制器的作用下,研究非线性时滞系统的指数稳定性问题。首先,考虑系统参数不稳定的因素;其次,利用包含分布式时滞项辅助反馈的多面体方法处理饱和非线性;同时,建立增广Lyapunov-Krasovskii泛函,并利用改进的积分不等式... 针对在记忆型饱和控制器的作用下,研究非线性时滞系统的指数稳定性问题。首先,考虑系统参数不稳定的因素;其次,利用包含分布式时滞项辅助反馈的多面体方法处理饱和非线性;同时,建立增广Lyapunov-Krasovskii泛函,并利用改进的积分不等式放缩积分项,从而导出基于线性矩阵不等式(LMI)的稳定性准则;此外,制定保守性较低的吸引域优化方案,以提高吸引域的上界;最后,通过一个仿真实例证明所提方案的有效性和实用性。实验结果表明,在非线性系统中,在相同的参数条件下,与无记忆型控制器的现有的吸引域优化方案相比,所提有记忆型控制器的吸引域优化方案具有较低的保守性。 展开更多
关键词 非线性时滞系统 输入饱和 增广泛函 记忆型饱和控制器 吸引域
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输出函数在单输入单输出非线性控制系统设计中的重要作用 被引量:30
9
作者 李啸骢 程时杰 +1 位作者 韦化 罗成 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第10期50-56,共7页
深入研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置。并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该... 深入研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置。并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该输出函数来实现对系统闭环极点进行配置的方法。文中主要针对单输入单输出系统进行讨论,并以发电机励磁控制系统为例,给出应用实例。仿真结果表明按文中提出的观点选择输出函数,所设计的控制律能很好地协调发电机励磁控制系统各状态量的动、静态性能,不仅提高了发电机的动态稳定性,而且能准确地将发电机的端电压Uf 控制在其给定值上运行,不会因受扰而发生静态偏移。 展开更多
关键词 输出函数 输入 非线性控制系统 仿真结果 给定值 极点配置 设计 发电机 励磁控制系统 端电压
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基于输入输出线性化方法的一类多输入多输出非线性系统的观测器设计 被引量:4
10
作者 董亚丽 杨迎娟 范姣姣 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期880-885,共6页
研究一类多输入多输出仿射非线性系统的状态观测器设计问题.基于输入输出线性化方法提出了一类多输入多输出仿射非线性系统的状态观测器设计的新方法,并给出保证状态估计误差渐近趋于零的充分条件.算例表明了所得结果的有效性.
关键词 多输入多输出非线性系统 坐标变换 线性 状态观测器 LYAPUNOV函数
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多输入多输出有界变时滞非线性系统的绝对稳定性判据 被引量:5
11
作者 郭树理 楚天广 黄琳 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2002年第3期1-6,共6页
以时滞反馈控制系统为背景 ,通过建立Liapunov Razumikhin函数来分析多输入多输出变时滞系统零解的绝对稳定性 ,通过对时滞界估计来达到系统零解的绝对稳定性判定。
关键词 多输入多输出有界变时滞非线性系统 Liapunov-Raxumikhin函数 绝对稳定性 控制系统
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多输入多输出非线性静态系统神经网络辨识的研究 被引量:2
12
作者 吴光强 雷雨成 +2 位作者 陈礼 王番 李茂堂 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期464-467,共4页
本文通过对现有的系统辨识特点的分析,提出使用神经网络理论与方法对多输入多输出非线性静态系统进行辨识,并给出了一个实际系统使用具有自适应学习率反传算法辨识的有关结果。
关键词 多输入多输出非线性静态系统 神经网络 系统辨识
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基于输入输出线性化的连续系统非线性模型预测控制 被引量:19
13
作者 孔小兵 刘向杰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期217-224,共8页
非线性约束预测控制关键是求得可行性优化解.输入输出反馈线性化是非线性控制一种常用的方法,其系统的初始线性输入约束转化成非线性基于状态的约束,因而无法采用常规的二次规划(QP)求解优化问题.针对连续状态空间模型系统,本文提出迭... 非线性约束预测控制关键是求得可行性优化解.输入输出反馈线性化是非线性控制一种常用的方法,其系统的初始线性输入约束转化成非线性基于状态的约束,因而无法采用常规的二次规划(QP)求解优化问题.针对连续状态空间模型系统,本文提出迭代二次规划方法来寻求非线性优化解.为了保证算法的收敛性,系统加入另外一种迭代算法来保证其在整个预测时域上能得到可行解.仿真控制结果表明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 非线性 预测控制 连续系统 输入输出反馈线性
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输出函数在多输入多输出非线性控制系统设计中的重要作用 被引量:29
14
作者 李啸骢 程时杰 +1 位作者 韦化 龙军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第9期87-93,共7页
针对多输入多输出系统研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置,并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了通过将输出函数选取为多状... 针对多输入多输出系统研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置,并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了通过将输出函数选取为多状态量的线性组合形式来实现对系统闭环极点进行配置的方法。在多输入多输出系统中,针对凝汽式汽轮发电机给出应用实例。举例中讨论了通过将输出函数选取为发电机端电压Uf、转子角速度ω、转子角加速度ω、输出有功Pe等状态量的线性组合来设计出具有多性能指标的非线性控制律,以改善系统的动、静态性能。仿真结果表明所提出的控制律不仅能明显地提高发电机的动态稳定性,而且能准确地将发电机的端电压Uf和输出有功Pe控制在其给定值上运行,不会因受扰而发生偏移。这表明所提出的控制律能很好地协调系统的动、静态性能。 展开更多
关键词 电力系统 多指标非线性控制 输出函数 极点配置 凝汽式汽轮发电机综合控制 动态性能 静态精度
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多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制 被引量:5
15
作者 刘玉生 于琨 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期150-154,共5页
如何有效地处理输入输出之间的复杂耦合和系统的各种不确定性对多输入多输出非线性参数系统的控制至关重要。通过引入辅助动态信号来刻画未建模动态,采用自适应非线性阻尼的方法抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动、未建模动态和... 如何有效地处理输入输出之间的复杂耦合和系统的各种不确定性对多输入多输出非线性参数系统的控制至关重要。通过引入辅助动态信号来刻画未建模动态,采用自适应非线性阻尼的方法抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动、未建模动态和输入输出之间的耦合对系统性能的影响,并基于控制李亚普诺夫函数法来设计多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制器。所提出的鲁棒自适应控制法不必对系统的未知参数进行估计。理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小。仿真结果例证了所提出控制法的有效性。 展开更多
关键词 非线性参数系统 多输入多输出 自适应控制 未建模动态 鲁棒性 稳定性
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仿射非线性奇异系统的输入输出解耦 被引量:3
16
作者 王文涛 孔芝 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2005年第3期345-349,共5页
研究了仿射非线性奇异系统的输入输出解耦问题.首先建立了非线性奇异系统的向量相对阶的概念,并给出了系统的向量相对阶的反馈不变性.借助于系统的向量相对阶,构造出一个非线性坐标变换,使得系统经过坐标变换后呈现出更简单的形式.借助... 研究了仿射非线性奇异系统的输入输出解耦问题.首先建立了非线性奇异系统的向量相对阶的概念,并给出了系统的向量相对阶的反馈不变性.借助于系统的向量相对阶,构造出一个非线性坐标变换,使得系统经过坐标变换后呈现出更简单的形式.借助于系统新的结构形式,给出了使系统实现输入输出解耦的反馈控制律的构造方法,并给出一个例子来验证所提出的方法的可行性. 展开更多
关键词 非线性奇异系统 向量相对阶 不变性 输入输出解耦 反馈控制
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具有输入饱和的非线性系统的分散输出控制 被引量:2
17
作者 马跃超 张庆灵 +2 位作者 童松 任玉伟 黄丽芳 《控制工程》 CSCD 2006年第S2期67-69,92,共4页
考虑了一类具有输入饱和的非线性组合大系统的镇定问题。利用李雅普诺夫稳定理论和矩阵理论研究了这类非线性组合大系统的分散输出镇定问题,并给出了一种分散输出镇定控制器的设计。考虑了另一类具有输入饱和的非线性相似组合大系统,由... 考虑了一类具有输入饱和的非线性组合大系统的镇定问题。利用李雅普诺夫稳定理论和矩阵理论研究了这类非线性组合大系统的分散输出镇定问题,并给出了一种分散输出镇定控制器的设计。考虑了另一类具有输入饱和的非线性相似组合大系统,由于相似组合系统的结构特点,给出了简洁的分散输出镇定的条件。 展开更多
关键词 输入饱和 镇定 分散控制 相似系统 输出反馈
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控制输入约束下非线性系统输出反馈容错控制 被引量:1
18
作者 张登峰 谢德晓 +1 位作者 王宏 王执铨 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B07期45-49,共5页
针对一类非线性系统的执行器增益故障,在考虑控制输入幅值约束下,研究了故障系统的主动容错控制策略。利用静态输出反馈控制策略,基于Lyapunov理论和线性矩阵不等式技术给出了重构容错控制器的递推设计方法,确保故障闭环系统在满足给定... 针对一类非线性系统的执行器增益故障,在考虑控制输入幅值约束下,研究了故障系统的主动容错控制策略。利用静态输出反馈控制策略,基于Lyapunov理论和线性矩阵不等式技术给出了重构容错控制器的递推设计方法,确保故障闭环系统在满足给定控制输入幅值约束下的鲁棒稳定性,并具有与无故障正常系统接近的其他优化控制性能。仿真算例表明了本文容错设计策略的有效性。 展开更多
关键词 自动控制技术 主动容错控制 静态输出反馈 控制输入约束 非线性系统
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多输入多输出非线性不确定系统连续高阶滑模控制 被引量:7
19
作者 刘向杰 韩耀振 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1236-1244,共9页
针对一类MIMO非线性不确定系统,提出一种新的连续高阶滑模控制算法.引入状态反馈使得系统高阶滑模控制问题等效转换为多变量不确定积分链的有限时间稳定问题,首先针对标称系统设计有限时间到达连续控制律,实现系统状态快速收敛,然后采... 针对一类MIMO非线性不确定系统,提出一种新的连续高阶滑模控制算法.引入状态反馈使得系统高阶滑模控制问题等效转换为多变量不确定积分链的有限时间稳定问题,首先针对标称系统设计有限时间到达连续控制律,实现系统状态快速收敛,然后采用多变量非解耦形式超螺旋算法克服系统不确定性,实现鲁棒性,最终使得系统控制作用连续、滑模抖振得以大大抑制.基于二次型Lyapunov函数证明系统的有限时间稳定性.针对三阶不确定系统有限时间稳定和气垫船圆形航迹跟踪问题分别进行了仿真,验证了所提算法的有效性、鲁棒性. 展开更多
关键词 连续高阶滑模 多输入多输出不确定系统 多变量超螺旋 气垫船
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具有扰动输入的不确定性非线性系统的输出调节极限性能 被引量:4
20
作者 吴俊斌 苏为洲 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期15-22,共8页
本文研究了一类具有扰动输入的不确定性非线性系统的输出调节问题,给出了该类系统在最差的不确定性参数和扰动输入情况下系统输出调节的极限性能.所讨论的非线性系统是可镇定非最小相位系统,并且该系统的零动态由"鲁棒输入对状态稳... 本文研究了一类具有扰动输入的不确定性非线性系统的输出调节问题,给出了该类系统在最差的不确定性参数和扰动输入情况下系统输出调节的极限性能.所讨论的非线性系统是可镇定非最小相位系统,并且该系统的零动态由"鲁棒输入对状态稳定(robust input-to-state stable)部分"和"不稳定但可镇定部分"组成.假设系统的不确定性参数和扰动输入分别以非线性函数和仿射形式同时出现在系统零动态的鲁棒输入对状态稳定部分和系统的可线性化部分,而且其可线性化部分的不确定性具有下三角形结构形式.该系统输出调节问题的性能以其输出信号能量作为度量.对于上述非线性系统,在最差的不确定性参数和扰动输入情况下,输出调节问题的极限性能只取决于镇定其零动态"不稳定部分"所需的最小能量. 展开更多
关键词 极限性能 输出调节 非线性系统 非最小相位系统 零动态
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