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基于全驱系统方法的高阶严反馈系统时变输出约束控制
1
作者 蔡光斌 肖永强 +2 位作者 胡昌华 杨小冈 凡永华 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期372-385,共14页
针对输出受不对称时变约束的不确定高阶严反馈系统,提出一种基于全驱系统方法的高阶自适应动态面输出约束控制方法.所研究的高阶严反馈系统,每个子系统都是高阶形式,通过非线性转换函数将原输出约束系统转换为新的无约束系统,从而将原... 针对输出受不对称时变约束的不确定高阶严反馈系统,提出一种基于全驱系统方法的高阶自适应动态面输出约束控制方法.所研究的高阶严反馈系统,每个子系统都是高阶形式,通过非线性转换函数将原输出约束系统转换为新的无约束系统,从而将原系统输出约束问题转化为新系统输出有界的问题.进一步结合全驱系统方法和自适应动态面控制,直接将每个高阶子系统作为一个整体进行控制器设计,而不需要将其转化为一阶系统形式,有效简化了设计步骤;同时通过引入一系列低通滤波器来获得虚拟控制律的高阶导数,以代替复杂的微分运算.基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统所有信号是一致最终有界的,系统输出在满足约束的条件下能有效跟踪期望的参考信号,且可通过调整参数使得系统跟踪误差收敛到零附近的足够小的邻域内.最后,通过对柔性关节机械臂系统进行仿真,验证了所提出控制方法的有效性. 展开更多
关键词 全驱系统方法 高阶严反馈系统 时变输出约束 非线性转换函数 自适应动态面控制
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基于扩张状态观测器的非完整系统的镇定控制:一种全驱系统方法
2
作者 宁文慧 高铭 +1 位作者 吕荣平 张中才 《指挥与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期620-627,共8页
利用全驱系统方法,研究一类具有未知外部扰动的非完整系统的全局镇定控制问题。针对系统的两个控制输入,分别设计指数镇定控制器和基于扩张状态观测器的输出反馈镇定控制器。基于全驱系统模型,通过引入扩张状态观测器来估计系统状态和... 利用全驱系统方法,研究一类具有未知外部扰动的非完整系统的全局镇定控制问题。针对系统的两个控制输入,分别设计指数镇定控制器和基于扩张状态观测器的输出反馈镇定控制器。基于全驱系统模型,通过引入扩张状态观测器来估计系统状态和未知外部扰动。稳定性分析表明,所提出的镇定控制策略能够保证闭环系统的信号是一致有界的。仿真结果验证了所提出的控制方案的有效性和合理性。 展开更多
关键词 非完整系统 镇定控制 扩张状态观测器 全驱系统方法
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基于全驱系统方法的AUV鲁棒自适应轨迹跟踪控制
3
作者 王鹏 钱承 +1 位作者 张柳柳 华长春 《控制与决策》 北大核心 2025年第1期285-291,共7页
针对存在执行器故障、外界干扰和模型不确定的自主式水下潜航器系统(autonomous underwater vehicle,AUV),提出基于全驱系统(fully actuated system,FAS)方法的鲁棒自适应轨迹跟踪误差受限控制策略,使AUV能够渐近跟踪目标信号.首先,将... 针对存在执行器故障、外界干扰和模型不确定的自主式水下潜航器系统(autonomous underwater vehicle,AUV),提出基于全驱系统(fully actuated system,FAS)方法的鲁棒自适应轨迹跟踪误差受限控制策略,使AUV能够渐近跟踪目标信号.首先,将跟踪误差相关的归一化函数和障碍函数与时变尺度函数相结合,提出误差受限全驱系统方法;其次,将径向基函数神经网络(radial basis function neural networks,RBFNNs)与误差受限全驱系统方法相结合处理系统中的不确定模型;进一步,设计自适应补偿机制处理执行器故障;再次基于Lyapunov稳定性理论证明轨迹跟踪误差渐近收敛于零;最后,通过仿真结果验证所设计的鲁棒自适应轨迹跟踪误差受限控制器的有效性. 展开更多
关键词 全驱系统方法 鲁棒控制 自适应控制 神经网络 轨迹跟踪控制
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亚严反馈系统镇定的全驱系统方法
4
作者 段广仁 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-12,共12页
针对一类增益函数存在奇异值的严反馈系统,提出了一种亚严反馈系统(sub-SFS)镇定的全驱系统(FAS)方法。首先,给出了亚严反馈系统的定义,并定义了这一类系统的可行集和奇异集。然后,揭示了亚严反馈系统可以在一定条件下通过模型变换转化... 针对一类增益函数存在奇异值的严反馈系统,提出了一种亚严反馈系统(sub-SFS)镇定的全驱系统(FAS)方法。首先,给出了亚严反馈系统的定义,并定义了这一类系统的可行集和奇异集。然后,揭示了亚严反馈系统可以在一定条件下通过模型变换转化为高阶的亚全驱系统,并利用全驱系统亚稳定性和亚镇定性的概念精确地描述了相应的吸引区。进一步,根据全驱系统的控制特性,可以极其容易地求得亚严反馈系统镇定的显式化控制律,得到线性定常的闭环控制系统。该方法不仅极大地降低了控制器设计的复杂性,解决了计算膨胀的问题,而且还可以利用可行性条件,有效地避免控制器奇异值问题。最后,进行了稳定性分析和案例仿真,其结果验证了本文所提控制方法的有效性。 展开更多
关键词 亚严反馈系统 全驱系统方法 亚稳定 亚镇定 奇异值
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不确定严格反馈系统的无反步预设性能自适应控制:一种全驱系统方法的设计
5
作者 陈洋 张丹丹 +1 位作者 章智凯 张恒 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2024年第6期774-782,792,共10页
针对不确定严格反馈型非线性系统,提出了一种无反步递推的指定时间预设性能自适应跟踪控制设计方法。该方法通过引入一种新型的指定时间性能函数对跟踪误差边界进行定量设定并将原不确定严格反馈系统转化为一类伪高阶全驱(HOFA)系统,然... 针对不确定严格反馈型非线性系统,提出了一种无反步递推的指定时间预设性能自适应跟踪控制设计方法。该方法通过引入一种新型的指定时间性能函数对跟踪误差边界进行定量设定并将原不确定严格反馈系统转化为一类伪高阶全驱(HOFA)系统,然后结合全驱系统方法进行控制设计,不仅改进了预设性能控制,而且避免了现有结果基于自适应反步法迭代设计的不足,简化了控制器设计过程。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统所有信号一致最终有界,系统输出能跟踪参考信号且跟踪误差能在指定时间收敛到预设精度范围。最后,通过直流电机驱动机械臂的仿真实验,验证了所提理论方法的有效性。 展开更多
关键词 不确定严格反馈系统 无反步法控制 全驱系统方法 指定时间预设性能
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基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制 被引量：4
6
作者 刘明 范睿超 +1 位作者 邱实 曹喜滨 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期13-28,共16页
针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度... 针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度运动,建立精确且简洁的航天器姿轨一体化误差动力学模型;通过引入指数形式的预设性能函数,先验定量地约束航天器姿轨状态误差的动态和稳态过程;考虑到航天器相对运动模型的非线性特性,设计了基于全驱系统方法的反馈控制项,使闭环系统成为具有可配置特征结构的常线性系统,降低了后续控制器设计难度;进一步设计了包括自适应神经网络项的积分滑模控制器,以实现存在惯量不确定性和轨道摄动情况下的航天器高精度一体化控制;此外,利用改进粒子群算法进一步优化控制器参数,提高了控制器的工程应用性。数值模拟结果显示,在所提出的控制方法作用下,能够实现高精度姿轨一体绕飞,航天器状态轨迹始终处于预设性能包络内且控制输出无明显抖振,证明了所设计控制器的有效性和可应用性。 展开更多
关键词 全驱系统方法 Lie群SE(3) 航天器姿轨一体化控制 预设性能控制 改进粒子群优化
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全驱刚体航天器的预定时间姿态跟踪控制
7
作者 吴雨瑶 李雪芳 刘万泉 《控制与决策》 北大核心 2025年第2期469-478,共10页
研究存在惯性参数不确定性和外部干扰的刚体航天器系统的预设时间姿态跟踪控制.基于刚体航天器的二阶全驱动力学模型,利用全驱系统理论构造一种有限时间扩张状态观测器.在此基础上,通过引入可调参数设计一种新型的可调预设时间姿态跟踪... 研究存在惯性参数不确定性和外部干扰的刚体航天器系统的预设时间姿态跟踪控制.基于刚体航天器的二阶全驱动力学模型,利用全驱系统理论构造一种有限时间扩张状态观测器.在此基础上,通过引入可调参数设计一种新型的可调预设时间姿态跟踪控制策略.该控制策略的优点是控制系统状态的收敛时间不仅小于预设时间上界,还可以通过引入的控制参数直接调节其快慢.利用Lyapunov稳定性理论证明扩张状态观测器的收敛性和闭环控制系统的稳定性,最后通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性. 展开更多
关键词 刚体航天器 姿态跟踪 全驱系统方法 预定时间控制 扩张状态观测器
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基于迟滞逆补偿的气动人工肌肉并联机器人同步控制
8
作者 刁淑贞 张欣霖 +3 位作者 刘根娣 秦岩丁 方勇纯 孙宁 《机器人》 北大核心 2025年第2期145-154,共10页
虽然气动人工肌肉并联机器人兼具刚柔耦合特性,但是其控制精度易受到气动人工肌肉中迟滞特性的影响,且整体控制性能还会受制于所有机械臂的协调能力。为此,本文提出了一种基于迟滞逆补偿的同步控制方法,以实现气动人工肌肉并联机器人的... 虽然气动人工肌肉并联机器人兼具刚柔耦合特性,但是其控制精度易受到气动人工肌肉中迟滞特性的影响,且整体控制性能还会受制于所有机械臂的协调能力。为此,本文提出了一种基于迟滞逆补偿的同步控制方法,以实现气动人工肌肉并联机器人的期望跟踪性能。具体而言,改进Bouc-Wen迟滞模型以更准确地表征气动人工肌肉的输入-输出关系,并使用对应的逆模型进行前馈补偿,提高控制精度。同时,建立机械臂之间的误差信号传递,提升机械臂的运动同步性。然后,充分考虑气动人工肌肉并联机器人的全驱特性,在全驱系统方法框架下设计自适应气压控制器,确保跟踪误差和同步误差渐近收敛。最后,完成闭环系统的稳定性分析,并基于硬件平台进行了迟滞拟合对比测试和运动控制对比测试。对比结果表明所提迟滞模型的拟合精度和所提控制方法的跟踪精度均优于对比方法,充分验证了所提方法的可行性。 展开更多
关键词 并联机器人 气动人工肌肉 迟滞逆补偿 同步控制 全驱系统方法
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