摘要：针对一类具有外部扰动和传感器故障的非线性系统,本文研究了其自适应预设性能有界H_(∞) 容错控制问题.本文提出一种新的预设性能控制设计方法,使得预设性能函数的选择与系统被约束变量的初始状态完全无关,用一种全新的方式解决了传统预设性能方法的控制效果依赖被约束变量初始条件的问题.基于该设计方法和有界H_(∞) 控制方法,在未知系统初始条件的情况下获得了系统的自适应预设性能有界H_(∞) 控制器.本文所设计的控制器能够保证系统中的所有信号都是有界稳定的,系统的输出变量能够被预设性能函数约束,并且对于外部干扰具有很好的抑制作用.最后,仿真结果验证了该控制器的可行性及有效性.

摘要：针对一类非匹配受扰非线性系统在输出受限条件下的跟踪控制问题,本文在预设性能控制过程中引入非递归设计框架,提出了一种降维非递归预设性能控制方案,以缓解常用的递归预设性能控制过程中出现的复杂性爆炸问题,大幅简化了系统的控制器设计过程,便于实际工程应用.本文设计的降维非递归控制策略能够实现控制器设计过程与稳定性分析的分离,并且具有控制器形式简洁、控制参数选取机制简单的优点.最后,选取具有代表性的数值仿真和永磁同步电机位置跟踪控制实验阐释了所提出的控制策略的有效性及简洁性.

摘要：研究一类具有外部扰动的非线性系统在初始跟踪条件未知情况下的预设性能有限时间有界H_(∞)控制问题.针对预设性能控制设计,提出一个新的误差转换思想,并据此设计新的预设性能函数,解决预设性能控制依赖于系统被约束量初始条件的问题.基于所提出预设性能函数、有限时间控制理论以及有界H_(∞)的设计方法,获得系统无需初始跟踪条件的预设性能有限时间有界H_(∞)控制器,同时解决非线性系统在有界稳定情况下难以设计H_(∞)控制器的问题,保证跟踪误差以预先设定的动态性能在有限时间内收敛至平衡点附近的小邻域内,并对外部干扰有较强的鲁棒性能.

摘要：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.

摘要：针对一类复杂非线性系统,提出一种新型自适应快速非奇异终端滑模控制(IAFNTSMC)方法,用以解决其在输出时变约束及量化输入情形下的轨迹跟踪问题;利用鲁棒自适应方法处理扰动不确定性,并结合反演策略和终端滑模策略设计控制器;构造一种新型的时变约束障碍Lyapunov函数,用于实现对系统的输出误差进行随时间变化的幅值约束;为提高闭环系统的误差收敛速度,提出一种新型的滑模面构造方案.所提控制方法能够保证闭环系统的输出跟踪误差快速收敛到约束边界内,并确保闭环系统所有信号有界.数值仿真验证了所提方法的有效性.

摘要：为了提高具有未知干扰的复杂非线性系统的控制性能和运行性能,提出了一种基于干扰观测器的复杂非线性系统优化控制方法(IOCM).该方法设计了一个基于模糊神经网络的模型逼近器来捕捉系统的非线性动力学,并利用干扰观测器来描述系统的未知干扰,以获得更准确的系统预测模型.然后,在多目标模型预测控制的框架下,提出了一种具有协同成本函数和多梯度算法的优化控制结构,以综合求解设定点和控制律.采用城市污水处理过程基准仿真平台(BSM1)验证所提方法的有效性.实验结果表明:暴雨天气条件下平均出水水质(EQ)为6711 mg/L、平均运行能耗(EC)为3805 kW·h;对比其他分步实现的优化控制方法,IOCM具有较好的鲁棒性,能够提高非线性系统的优化控制性能.

摘要：在实际工业系统中普遍存在输入死区、全状态约束等不可忽视的问题,其对系统的性能造成较大的影响,甚至可能会导致系统不稳定.为了克服上述问题,针对一类不确定非线性系统,提出一种快速收敛的自适应神经网络事件触发控制方法.首先,将障碍Lyapunov函数引入到反步控制框架中,采用径向基函数神经网络逼近未知非线性函数,同时设计自适应事件触发机制对输入死区进行动态补偿,通过减少控制信号的更新频率来减轻系统的通信负担,并保证系统所有状态不违反预定义的约束区间.在此基础上,引入快速有限时间稳定理论,在有限时间内能够保证闭环系统所有信号的有界性以及跟踪误差快速收敛到有界的紧集内.最后,通过两个仿真算例验证所提出控制方法的有效性.

摘要：研究一类具有多种不确定性的非线性系统的全局输出反馈调节问题.所研究系统的一个显著特点是非线性项被未知增长率和多项式形式的输出函数的乘积界定,难点是在输出受不确定参数摄动的情况下如何抑制非线性项.提出一种改进的双增益方法来设计输出反馈控制器,可以确保闭环系统所有信号全局一致有界并且原系统状态收敛到零.最后,采用质量弹簧机械系统的输出反馈镇定问题来说明控制策略的有效性.

摘要：自抗扰控制中的扩张状态观测器的高增益问题一直是个理论难题.文章通过降低增益幂次部分解决这个问题.讨论了具有内部未建模动态和外部干扰的标准积分串联型n阶非线性系统的输出跟踪问题.首先设计带宽幂次受限的扩张状态观测器,用于在线估计目标系统的状态和总扰动,由此实时补偿总扰动,并设计出基于扩张状态观测器的输出反馈控制.所设计的输出反馈控制能实现整个闭环系统的输出跟踪和干扰抑制.闭环系统被证明是收敛的,并且跟踪误差能渐近收敛到任意给定的小的范围内.与经典的线性或者非线性的扩张状态观测器相比,增益的最高幂次从原来的n+1降低到了2.数值仿真的结果证明了设计控制的有效性.

摘要：实际工业过程往往呈现强非线性和时滞特性,在复杂工况下如何建立过程的高精度模型并对其进行有效控制是研究重点.本文研究了一种基于相关分析的非线性系统Wiener模型辨识.Wiener非线性模型由动态线性子系统和静态非线性子系统串联组成,利用时滞状态空间模型和神经模糊模型分别建立动态线性子系统和静态非线性子系统,并利用设计的组合信号实现Wiener非线性模型分离辨识.首先,利用后移算子的性质,将时滞状态空间模型转化为传递函数模型,在高斯信号作用下利用相关分析方法辨识动态线性子系统的参数,解决了Wiener模型中间变量不可测问题.其次,为了改善辨识模型的精度和收敛速度,推导了带遗忘因子的递推随机梯度方法,得到静态非线性子系统的参数估计.将提出的非线性Wiener模型辨识方法运用于连续搅拌反应釜,实验仿真结果表明,本文提出的Wiener模型辨识方法能够有效辨识连续搅拌反应釜系统,并取得较好的控制效果.