船舶运动航向自适应非线性控制的仿真研究 被引量：20

1

作者 杜佳璐 郭晨 张显库 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1445-1448,共4页

针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型,考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下,船舶航向控制问题成一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题。引入Nussbaum函数,并采用逆推(backstepping)技术,成功地解决了上述困难,设... 针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型,考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下,船舶航向控制问题成一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题。引入Nussbaum函数,并采用逆推(backstepping)技术,成功地解决了上述困难,设计了船舶航向自适应非线性控制器;借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的闭环非匹配不确定船舶运动非线性系统中的所有信号有界,系统的实际航向自适应地保持设定航向。以大连海事大学“育龙”轮为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的。 展开更多

关键词 船舶运动航向控制 自适应 非线性 非匹配不确定 逆推算法 NUSSBAUM增益

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控制增益未知的船舶航向非线性自适应跟踪控制(英文) 被引量：19

2

作者 杜佳璐 郭晨 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期315-320,共6页

针对参数不确定的船舶运动非线性控制系统控制方向未知的困难,将逆推算法与Nussbaum增益方法相结合,提出一种新的自适应非线性控制策略,从而实现船舶运动航向跟踪控制.首先,从理论上证明了所设计的自适应控制器保证最终的控制系数符号... 针对参数不确定的船舶运动非线性控制系统控制方向未知的困难,将逆推算法与Nussbaum增益方法相结合,提出一种新的自适应非线性控制策略,从而实现船舶运动航向跟踪控制.首先,从理论上证明了所设计的自适应控制器保证最终的控制系数符号未知的参数不确定船舶运动非线性系统中所有信号一致有界,船舶的实际航向全局自适应地渐近跟踪期望的参考航向.对两条船舶数学模型的仿真实验结果表明,所设计的自适应非线性跟踪控制器具有良好的适应性及鲁棒性. 展开更多

关键词 船舶航向跟踪控制 自适应控制 非线性 参数不确定 逆推算法 NUSSBAUM增益

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船舶航向保持的非线性逆推鲁棒控制算法 被引量：13

3

作者 张显库 《大连海事大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期80-83,共4页

为提高控制器的鲁棒性能,针对非线性船舶航向保持系统,将简化的逆推算法与闭环增益成形算法相结合,设计出非线性鲁棒控制器.以大连海事大学实习船“育鲲”号为例进行仿真.结果表明,该算法能够使船舶无超调无静差地跟踪设定航向,调节时间... 为提高控制器的鲁棒性能,针对非线性船舶航向保持系统,将简化的逆推算法与闭环增益成形算法相结合,设计出非线性鲁棒控制器.以大连海事大学实习船“育鲲”号为例进行仿真.结果表明,该算法能够使船舶无超调无静差地跟踪设定航向,调节时间为200 s,控制效果良好,且控制器对模型摄动具有一定的鲁棒性.该算法设计过程简单,物理意义明显. 展开更多

关键词 船舶航向 航向保持 非线性系统 鲁棒控制 逆推算法

原文传递

船舶航向非线性系统的自适应跟踪控制器设计 被引量：12

4

作者 杜佳璐 郭晨 杨承恩 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期83-88,共6页

将非线性船舶操纵数学模型用于船舶航向跟踪的自动舵设计,同时考虑模型参数的不确定性以及舵机伺服系统特性,则船舶操纵非线性数学模型具有非匹配不确定形式.针对上述困难,提出一种新的自适应非线性控制策略,将Nussbaum函数与逆推(backs... 将非线性船舶操纵数学模型用于船舶航向跟踪的自动舵设计,同时考虑模型参数的不确定性以及舵机伺服系统特性,则船舶操纵非线性数学模型具有非匹配不确定形式.针对上述困难,提出一种新的自适应非线性控制策略,将Nussbaum函数与逆推(backstepping)技术相结合,设计了船舶运动航向跟踪控制器,成功解决了其虚拟控制系数符号未知的问题.在理论上,借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的非匹配不确定船舶运动非线性系统中所有信号有界,船舶实际航向自适应地渐近跟踪设定的期望参考航向.仿真结果表明所设计的控制器有效可行,对系统参数变化具有很强的鲁棒性. 展开更多

关键词 航向跟踪控制 自适应 非线性 非匹配不确定 逆推算法 NUSSBAUM增益

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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

5

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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轮式机器人轨迹跟踪控制系统的设计 被引量：10

6

作者 王猛 靳伍银 王安 《计算机测量与控制》 2017年第10期102-104,107,共4页

针对轮式机器人轨迹跟踪控制系统误差收敛速率低、精度和实时性差的问题,采用反演控制算法并结合李雅普诺夫稳定性分析方法对轮式机器人的轨迹跟踪系统进行了优化设计;建立了轮式机器人轨迹跟踪控制系统的运动学模型,并对该模型进行位... 针对轮式机器人轨迹跟踪控制系统误差收敛速率低、精度和实时性差的问题,采用反演控制算法并结合李雅普诺夫稳定性分析方法对轮式机器人的轨迹跟踪系统进行了优化设计;建立了轮式机器人轨迹跟踪控制系统的运动学模型,并对该模型进行位置偏差分析;在反演控制算法中引入了分部虚拟控制量,并分析和设计了其他间接受控量,提高了算法运行的效率;采用李雅普诺夫收敛定理对系统的收敛性进行分析,根据分析的结果提出了算法更加简单的控制律;利用Matlab软件的Simulink库对设计的轨迹跟踪控制系统试验研究;结果表明,与基于李雅普诺夫直接法或者迭代学习算法设计的轮式机器人轨迹跟踪控制系统相比较,设计的控制系统具有跟踪精度高、收敛速度快、实时性好的优点。 展开更多

关键词 轨迹跟踪 误差分析 反演控制算法 李雅普诺夫收敛定理 分部虚拟控制量

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基于逆推算法的非线性船舶航向跟踪控制器 被引量：8

7

作者 杜佳璐 郭晨 李如铁 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期8-11,共4页

针对线性Nomoto船舶运动模型航向改变操纵过程中,往往引起快速大的舵动,产生严重的水动力非线性的问题.基于逆推设计方法设计了非线性船舶航向跟踪控制器,并证明由其构成的闭环动态系统是全局指数渐近稳定的.对大连海事大学远洋实习船&q... 针对线性Nomoto船舶运动模型航向改变操纵过程中,往往引起快速大的舵动,产生严重的水动力非线性的问题.基于逆推设计方法设计了非线性船舶航向跟踪控制器,并证明由其构成的闭环动态系统是全局指数渐近稳定的.对大连海事大学远洋实习船"育龙"号的仿真实验表明,所设计的船舶变航跟踪控制器是有效的. 展开更多

关键词 非线性 逆推算法 船舶航向跟踪 控制器

原文传递

严格反馈非线性系统的鲁棒自适应逆最优跟踪 被引量：4

8

作者 闫根峰 王俊 +1 位作者 奚宏生 陈欢 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期502-506,共5页

针对具有未知定常参数和未知有界扰动的严格反馈非线性系统,结合参考信号,构造了误差系统,并解决了其逆最优控制问题.使用Backstepping算法,设计了误差系统鲁棒自适应逆最优控制器和参数自适应律,从而解决了原系统的鲁棒自适应逆最优跟... 针对具有未知定常参数和未知有界扰动的严格反馈非线性系统,结合参考信号,构造了误差系统,并解决了其逆最优控制问题.使用Backstepping算法,设计了误差系统鲁棒自适应逆最优控制器和参数自适应律,从而解决了原系统的鲁棒自适应逆最优跟踪问题,并给出性能估计.仿真结果表明该控制算法的有效性. 展开更多

关键词 未知有界扰动 逆最优 鲁棒自适应跟踪 backstepping算法

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SCR脱硝系统的反演积分滑模控制方法研究 被引量：3

9

作者 黄宇 高鹏 +2 位作者 谷赫 王东风 谢家乐 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期3856-3864,共9页

由于选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统具有大惯性、非线性以及不确定性的特点,使得常规PID控制方案不能较好地实现SCR脱硝系统的控制。为此,该文提出将基于反演算法的积分滑模控制方案应用于SCR脱硝控制系统... 由于选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统具有大惯性、非线性以及不确定性的特点,使得常规PID控制方案不能较好地实现SCR脱硝系统的控制。为此,该文提出将基于反演算法的积分滑模控制方案应用于SCR脱硝控制系统的内回路中,同时采用果蝇算法改进的粒子群寻优算法获得反演积分滑模控制器的最优参数。在不同机组负荷情况下的设定值跟踪和抗干扰实验表明,所提控制方案的控制效果优于常规PID控制及积分滑模控制。由蒙特卡洛仿真结果可知:相比于常规串级控制结构,基于反演积分滑模控制的SCR脱硝控制响应速度更快、抗干扰能力更强、鲁棒性更好,且具有很好的动态性能与稳态性能。 展开更多

关键词 选择性催化还原脱硝 反演算法 积分滑模 果蝇算法

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四旋翼无人飞行器反步法的控制 被引量：7

10

作者 陈奕梅 陈增辉 修春波 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2015年第5期32-36,共5页

四旋翼无人飞行器是一种典型的六自由度的非线性、强耦合、欠驱动系统.针对四旋翼无人飞行器QballX4受控模型的复杂非线性问题,从实际应用的角度出发,提出了一种在定点悬停情况下忽略偏航角变化的模型简化方法,有效地解决了内外环约束... 四旋翼无人飞行器是一种典型的六自由度的非线性、强耦合、欠驱动系统.针对四旋翼无人飞行器QballX4受控模型的复杂非线性问题,从实际应用的角度出发,提出了一种在定点悬停情况下忽略偏航角变化的模型简化方法,有效地解决了内外环约束条件的求解问题,并基于此模型设计了一种基于反步法的渐近稳定控制器.仿真结果表明:所设计的控制器能有效地实现定点飞行,同时,也验证了所建立的简化模型的合理性. 展开更多

关键词 四旋翼无人飞行器 欠驱动系统 反步算法 渐近跟踪

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基于逆推-非线性阻尼算法的船舶航向控制器设计 被引量：5

11

作者 孔令涛 杜佳璐 王玉杰 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期61-64,共4页

针对带有不确定项的Norrbin非线性船舶模型，将逆推算法和非线性阻尼算法相结合，设计非线性船舶航向鲁棒控制器，所设计的控制器可克服模型的不确定性，保证最终的闭环系统所有状态一致有界．最后利用Matlab的Simulink仿真工具进行仿... 针对带有不确定项的Norrbin非线性船舶模型，将逆推算法和非线性阻尼算法相结合，设计非线性船舶航向鲁棒控制器，所设计的控制器可克服模型的不确定性，保证最终的闭环系统所有状态一致有界．最后利用Matlab的Simulink仿真工具进行仿真研究，结果表明：算法完全有效，航向控制系统稳定时舵角的波动控制在-0．2°～0.2°，控制效果良好。 展开更多

关键词 船舶航向 控制系统 数学模型 逆推算法

原文传递

具有不确定Wiener噪声随机非线性系统的自适应逆最优控制 被引量：2

12

作者 王俊 奚宏生 +1 位作者 季海波 陈志福 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期824-832,共9页

针对一类具有不确定 Wiener 噪声扰动和未知定常参数的随机非线性系统，采用随机微分方程描述系统，基于 Backstepping 算法，利用随机控制 Lyapunov 函数，研究了自适应逆最优控制问题的可解定理，系统地给出了全局依慨率渐近稳定和自... 针对一类具有不确定 Wiener 噪声扰动和未知定常参数的随机非线性系统，采用随机微分方程描述系统，基于 Backstepping 算法，利用随机控制 Lyapunov 函数，研究了自适应逆最优控制问题的可解定理，系统地给出了全局依慨率渐近稳定和自适应逆最优控制策略的设计方法．这种方法可同时获得控制律和自适应律，仿真结果表明该控制算法的有效性． 展开更多

关键词 不确定Wiener噪声 backstepping算法 逆最优 依概率渐近稳定

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船舶路径跟踪RBF神经网络滑模控制 被引量：5

13

作者 章沪淦 卜仁祥 于镓铭 《上海海事大学学报》 北大核心 2021年第4期7-11,共5页

为解决船舶运动过程中舵角增益不确定、运动模型参数不确定及有外界干扰的路径跟踪问题,提出一种利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逼近总未知项和舵角增益的滑模控制算法。根据反推法设计参考艏向,采用双曲正切函数... 为解决船舶运动过程中舵角增益不确定、运动模型参数不确定及有外界干扰的路径跟踪问题,提出一种利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逼近总未知项和舵角增益的滑模控制算法。根据反推法设计参考艏向,采用双曲正切函数设计滑模控制器,对艏向进行控制。通过MMG模型进行仿真,验证算法的有效性。仿真结果表明,所设计的控制器能够很好地跟踪参考路径,且利用RBF神经网络能够较好地逼近总未知项和舵角增益,故基于RBF神经网络设计的滑模控制器对船舶路径跟踪具有很好的鲁棒性。 展开更多

关键词 船舶运动控制 径向基函数(RBF)神经网络 滑模控制 反推法 舵角增益估计

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基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计与应用 被引量：5

14

作者 周雷 史丛乐 《电子设计工程》 2017年第9期145-148,共4页

针对四旋翼飞行器是由4个控制量输入,6个自由度输出的欠驱动系统,其控制系统的设计尤为关键。本文采用反步法控制策略作为四旋翼飞行器的导航以及控制方法,设计出渐进稳定控制器。结合系统的动力学模型与matlab进行仿真实验。通过仿真... 针对四旋翼飞行器是由4个控制量输入,6个自由度输出的欠驱动系统,其控制系统的设计尤为关键。本文采用反步法控制策略作为四旋翼飞行器的导航以及控制方法,设计出渐进稳定控制器。结合系统的动力学模型与matlab进行仿真实验。通过仿真实验得到反步法设计的控制系统快速稳定,角度偏差小,在0.3度之内,跟踪性良好。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 反步算法 渐近稳定 导航 仿真

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泵控非对称液压位置系统自适应Backstepping控制 被引量：3

15

作者 许文斌 曾乐 《机床与液压》 北大核心 2021年第16期33-37,共5页

针对泵控非对称缸位置系统强非线性、参数不确定性及负载扰动等问题,提出自适应Backstepping控制策略以提高系统位置跟踪精度和鲁棒性。建立了系统状态空间数学模型。基于Backstepping算法,构建了Lyapunov函数,设计自适应控制律,以消除... 针对泵控非对称缸位置系统强非线性、参数不确定性及负载扰动等问题,提出自适应Backstepping控制策略以提高系统位置跟踪精度和鲁棒性。建立了系统状态空间数学模型。基于Backstepping算法,构建了Lyapunov函数,设计自适应控制律,以消除系统不确定性参数影响。通过不同工况负载下正弦响应,验证了提出的控制策略。实验结果表明:所提出的自适应Backstepping控制策略使系统的位置追踪误差保持在±0.05 mm,系统的稳定性和鲁棒性得到了有效提高。 展开更多

关键词 泵控非对称液压系统 backstepping算法 自适应控制 不确定性参数 负载扰动

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基于混合摩擦的柔性关节机器人跟踪控制研究 被引量：3

16

作者 李永 朱松青 +1 位作者 高海涛 刘娣 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第1期108-111,共4页

针对柔性与摩擦的存在导致机器人关节跟踪控制效果不理想的问题,考虑柔性与摩擦建立完善的动力学模型,并设计神经网络反演复合控制器。动力学模型中以弹性扭簧模型描述关节柔性,以包含静摩擦、库伦摩擦、黏性摩擦和Stribeck摩擦的混合... 针对柔性与摩擦的存在导致机器人关节跟踪控制效果不理想的问题,考虑柔性与摩擦建立完善的动力学模型,并设计神经网络反演复合控制器。动力学模型中以弹性扭簧模型描述关节柔性,以包含静摩擦、库伦摩擦、黏性摩擦和Stribeck摩擦的混合摩擦模型描述关节摩擦。针对柔性关节的特点设计反演控制器,并在此控制器的基础上以RBF神经网络算法实现摩擦等非线性项补偿。最后通过MATLAB仿真验证所设计控制器的有效性,并分析不同摩擦模型对跟踪精度的影响。实验结果表明:与PD控制器相比,采用所构建的复合控制器缩短了响应时间且减小了跟踪误差。该控制器可以实现柔性关节机器人轨迹的良好跟踪,提高了跟踪控制效果。 展开更多

关键词 混合摩擦 柔性关节 反演算法 神经网络

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捷联式惯性导航系统初始对准扰动补偿控制算法 被引量：1

17

作者 张荣辉 王海玮 +2 位作者 贾宏光 陈涛 张跃 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期811-815,共5页

提出了一种捷联惯性导航系统初始对准扰动补偿二级控制器的设计方法。选取载体的飞行姿态、速度与位置增量建立了扰动补偿控制的状态空间数学模型,基于Backstepping控制方法,通过引入虚拟反馈控制变量设计了非线性控制器,保证大初始扰... 提出了一种捷联惯性导航系统初始对准扰动补偿二级控制器的设计方法。选取载体的飞行姿态、速度与位置增量建立了扰动补偿控制的状态空间数学模型,基于Backstepping控制方法,通过引入虚拟反馈控制变量设计了非线性控制器,保证大初始扰动条件下系统状态稳定收敛到系统的平衡点集。在平衡点集,设计了H2最优状态反馈控制律,以保证系统状态在平衡点集的渐进收敛。仿真和系统试验结果表明,这种二级补偿控制方法能有效抑制初始对准扰动误差,导航解算精度能够满足工程实际需要。 展开更多

关键词 自动控制技术 捷联惯性导航系统 backstepping算法 H2最优控制 参数摄动

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非线性Backstepping算法在船舶动力定位系统控制的应用 被引量：1

18

作者 牛兴霞 章小丹 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第20期34-36,共3页

船舶的动力定位是指船舶在某些特定工况下,利用推进器和螺旋桨等产生推力和力矩,抵消海风、海浪等因素的干扰作用力和力矩,从而使船舶在海面某一区域保持相对静止。由于海上气象条件和海水深度的影响,传统的锚式系泊定位已经难以满足需... 船舶的动力定位是指船舶在某些特定工况下,利用推进器和螺旋桨等产生推力和力矩,抵消海风、海浪等因素的干扰作用力和力矩,从而使船舶在海面某一区域保持相对静止。由于海上气象条件和海水深度的影响,传统的锚式系泊定位已经难以满足需求,而船舶动力定位系统的灵活性高、定位精度高、抗干扰能力强,因此应用越来越广泛。本文建立了船舶动力定位系统和干扰因素的数学模型,结合Backstepping非线性控制理论,设计了一种新型船舶动力定位系统的控制策略,并对该动力定位系统的位移控制响应进行了基于Matlab的仿真分析。 展开更多

关键词 动力定位 backstepping算法 控制 非线性系统

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BTT导弹自适应反演控制律设计与仿真 被引量：2

19

作者 施敏良 王凌艳 +1 位作者 李青山 刘洪昌 《电光与控制》 北大核心 2012年第1期38-41,共4页

针对倾斜转弯(BTT)导弹控制中的多变量强耦合问题,研究了一种适用于BTT导弹的反演算法,以实现自动驾驶仪的自适应解耦控制。根据BTT导弹控制的基本特性,建立导弹的非线性控制模型,并将其转化为适合于反演设计的反馈块模型。在此模型上,... 针对倾斜转弯(BTT)导弹控制中的多变量强耦合问题,研究了一种适用于BTT导弹的反演算法,以实现自动驾驶仪的自适应解耦控制。根据BTT导弹控制的基本特性,建立导弹的非线性控制模型,并将其转化为适合于反演设计的反馈块模型。在此模型上,基于反演的非线性控制系统综合设计方法,加入自适应神经网络逼近系统中存在的不确定性,利用Lyapunov稳定性定理推导了自适应调节律,设计了导弹控制律。通过仿真验证了该设计方法的有效性和可行性,该控制器能够实现控制解耦目的,且对指令信号跟踪效果良好。 展开更多

关键词 BTT导弹 控制律 反演算法 自适应 神经网络

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火灾预警巡检机器人轨迹跟踪控制

20

作者 车红娟 高学山 +2 位作者 赵鹏 郝亮超 牛军道 《广西科学院学报》 2021年第4期346-353,共8页

针对如何减小火灾预警巡检机器人在目标轨迹跟踪过程中产生的角度和距离偏航问题,提出一种基于Backstepping的轨迹跟踪快速响应控制算法。首先根据机器人行驶偏差与轮速之间的关系,推导出移动机器人运动学模型,利用Backstepping构造出... 针对如何减小火灾预警巡检机器人在目标轨迹跟踪过程中产生的角度和距离偏航问题,提出一种基于Backstepping的轨迹跟踪快速响应控制算法。首先根据机器人行驶偏差与轮速之间的关系,推导出移动机器人运动学模型,利用Backstepping构造出跟踪控制器,在控制器中引入虚拟反馈函数,调节控制器的跟踪效果;然后借助Lyapunov稳定性理论证明收敛性;最后,借助仿真实验和实物验证算法的有效性。研究结果表明所提出的轨迹跟踪控制方法可以使机器人减少轨迹跟踪过程中的误差,并最终使系统趋于稳定。 展开更多

关键词 火灾预警 巡检机器人 backstepping算法 Lyapunov算法 轨迹跟踪

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