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线性自抗扰控制的抗饱和补偿措施 被引量：23
1
作者 周宏 谭文 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1457-1463,共7页
控制输入约束是实际工业过程中普遍存在的现象,然而控制器设计中通常都假设执行机构动态是线性的,因此当执行机构存在约束时,执行机构输出信号与控制器输出信号不一致,使系统的动态性能降低,甚至导致系统不稳定.本文针对线性自抗扰控制(... 控制输入约束是实际工业过程中普遍存在的现象,然而控制器设计中通常都假设执行机构动态是线性的,因此当执行机构存在约束时,执行机构输出信号与控制器输出信号不一致,使系统的动态性能降低,甚至导致系统不稳定.本文针对线性自抗扰控制(linearactive disturbance rejection control,LADRC)执行机构的约束问题,提出两种抗饱和补偿方案,利用LADRC扩张状态观测器估计控制器状态或者控制器输出与执行器输出的误差,从而使LADRC能快速消除饱和.将这两种方法用到含执行机构饱和的一阶惯性加迟延被控对象进行仿真研究,结果表明两种补偿措施下线性自抗扰控制器能得到较好的控制性能.随后本文将LADRC抗饱和思想推广到负荷频率控制系统(load frequency control,LFC)中,仿真表明基于误差补偿的抗饱和方案对于LFC系统更为有效. 展开更多
关键词 线性自抗扰控制 控制输入约束 抗饱和 负荷频率控制 扩张状态观测器
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一种控制输入约束下的不确定离散系统非脆弱保性能控制器设计
2
作者 段虹州 韩光信 高兴泉 《河南科技》 2024年第3期4-9,共6页
【目的】针对考虑扰动及摄动情况下的控制输入约束的不确定离散系统,提出了非脆弱保性能的控制方法。【方法】首先,以最小化目标函数为性能指标、控制输入饱和范围为约束条件,从而推导出约束状态下的非脆弱保性能控制律。其次,使用李雅... 【目的】针对考虑扰动及摄动情况下的控制输入约束的不确定离散系统,提出了非脆弱保性能的控制方法。【方法】首先,以最小化目标函数为性能指标、控制输入饱和范围为约束条件,从而推导出约束状态下的非脆弱保性能控制律。其次,使用李雅普诺夫方程来构造非线性矩阵不等式。再次,结合Schur补定理和布谷鸟群智能优化算法对不等式进行求解,得到控制输入约束下的非脆弱保性能控制律的参数。最后,通过Quanser三自由度陀螺仪平台进行试验验证。【结果】试验结果表明,本研究所提出方法的稳态误差浮动不超过0.07、跟踪误差不超过0.15。【结论】该方法在面对扰动及摄动情况时具有更高的鲁棒性,对提升三自由度陀螺仪的稳定性及控制精度具有重要意义。 展开更多
关键词 不确定性离散系统 控制输入约束 非脆弱性 保性能控制
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轮式机器人执行机构动态跟踪优化控制研究 被引量：4
3
作者 韩光信 胡云峰 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第12期300-304,共5页
轨迹跟踪是移动机器人的基本运动控制任务,针对包含控制输入约束的非完整轮式移动机器人的全动态轨迹跟踪控制难题,提出一种基于非线性变换及反步法技术的全局轨迹跟踪控制算法。首先分析了非完整轮式移动机器人的动力学模型以及驱动电... 轨迹跟踪是移动机器人的基本运动控制任务,针对包含控制输入约束的非完整轮式移动机器人的全动态轨迹跟踪控制难题,提出一种基于非线性变换及反步法技术的全局轨迹跟踪控制算法。首先分析了非完整轮式移动机器人的动力学模型以及驱动电机的动态特性,然后利用非线性变换将有控制输入约束的控制问题转化为无控制输入约束控制问题,利用运动学模型所设计的全局轨迹跟踪控制律,将反步法技术推广到动力学模型,进一步将执行机构的动态包含在内,闭环系统具有李雅普诺夫稳定性。所设计的控制器可以有效地驱动机器人跟踪期望轨迹,而且控制输入能够保持在约束范围内,仿真结果证明证明控制。 展开更多
关键词 轮式移动机器人 执行机构动态 控制输入约束 反步法技术
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具有控制输入约束的轮式移动机器人轨迹跟踪最优保性能控制 被引量：3
4
作者 郭一军 俞立 徐建明 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2017年第8期1757-1769,共13页
针对考虑模型不确定性因素影响及控制输入约束的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,文章提出了一种具有控制输入约束的轨迹跟踪最优保性能控制器.依据实际机器人与虚拟机器人的相对位姿关系建立轨迹跟踪误差动态模型.采用平衡点线性化方法... 针对考虑模型不确定性因素影响及控制输入约束的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,文章提出了一种具有控制输入约束的轨迹跟踪最优保性能控制器.依据实际机器人与虚拟机器人的相对位姿关系建立轨迹跟踪误差动态模型.采用平衡点线性化方法将非线性形式的轨迹跟踪误差动态模型转换为线性形式的轨迹跟踪误差动态模型.通过线性矩阵不等式处理方法,给出了具有鲁棒性能上界的最优保性能控制器的存在条件及设计方法.仿真及实验结果表明,文章所提控制器能较好抑制模型不确定性的影响,提高移动机器人的轨迹跟踪性能和鲁棒性. 展开更多
关键词 移动机器人 控制输入约束 保性能控制 线性矩阵不等式 轨迹跟踪
原文传递
控制输入约束下非线性系统输出反馈容错控制 被引量：1
5
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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输入约束下多旋翼飞行机器人的大范围镇定控制 被引量：1
6
作者 姜军 杨丽英 +2 位作者 何玉庆 韩建达 徐卫良 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期159-167,共9页
多旋翼飞行机器人具有良好的飞行稳定性,受到了越来越多的关注.而在某些特殊应用中,如:从较大飞行器上实施空投、瞬态失稳恢复等,往往需要多旋翼飞行机器人从一个高度不稳定的非零初始状态安全、快速地切换到稳定飞行模态,这就是所谓的... 多旋翼飞行机器人具有良好的飞行稳定性,受到了越来越多的关注.而在某些特殊应用中,如:从较大飞行器上实施空投、瞬态失稳恢复等,往往需要多旋翼飞行机器人从一个高度不稳定的非零初始状态安全、快速地切换到稳定飞行模态,这就是所谓的大范围镇定控制问题.解决该问题面临的主要困难是如何在调节过程中避免飞行机器人进入到输入饱和区,从而引起周期旋转运动,导致系统完全失控.本文针对该问题,以四旋翼飞行机器人为例,详细分析了控制输入约束形式,并对6自由度模型进行了适当简化,构建了二维平面下考虑控制输入约束的非线性动力学模型;在此基础上,基于控制Lyapunov函数概念,提出了一种改进的广义逐点最小范数控制策略,构建了输入约束下的四旋翼飞行机器人大范围镇定控制器.该方法具有明确的解析控制结构,所设计的控制器满足四旋翼飞行机器人的全部控制输入约束.仿真结果表明,对比常规的线性化控制策略,该方法能在考虑控制约束的前提下避免控制器失效,实现四旋翼飞行机器人的大范围渐进稳定. 展开更多
关键词 多旋翼 控制输入约束 大范围镇定控制 控制LYAPUNOV函数
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考虑控制输入约束的鲁棒非脆弱保性能控制
7
作者 高兴泉 胡云峰 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2015年第5期571-576,共6页
针对广泛存在的控制输入约束和控制器增益摄动,提出了一类范数有界参数不确定线性系统的非脆弱保性能状态反馈控制方法,推导了一种新的求解约束非脆弱保性能控制律的充分条件,包括可保证具有有界二次性能和满足控制输入的矩阵不等式.最... 针对广泛存在的控制输入约束和控制器增益摄动,提出了一类范数有界参数不确定线性系统的非脆弱保性能状态反馈控制方法,推导了一种新的求解约束非脆弱保性能控制律的充分条件,包括可保证具有有界二次性能和满足控制输入的矩阵不等式.最小化性能函数的约束非脆弱保性能控制问题可转化为一个线性矩阵不等式优化问题.提出了该方法的一个数值应用实例并对实例进行了仿真,仿真结果表明,所提方法能够使得闭环系统控制在允许的控制器增益摄动范围内,系统性能得到最大程度提高,同时保证满足控制输入. 展开更多
关键词 控制输入约束 非脆弱性 保性能控制 增益摄动 不确定系统 线性矩阵不等式 状态反馈 鲁棒性
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具有时变采样周期的水箱液位系统保性能控制
8
作者 董晓波 俞立 张丹 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2016年第7期948-960,共13页
研究了具有控制输入饱和约束和时变采样周期的水箱液位系统保性能控制问题.首先,基于液体动力学对水箱液位系统进行建模,并用M序列激励水箱得到的实测数据进行模型验证.其次,根据采样周期的不同,将液位系统建模成一个具有多个子系统的... 研究了具有控制输入饱和约束和时变采样周期的水箱液位系统保性能控制问题.首先,基于液体动力学对水箱液位系统进行建模,并用M序列激励水箱得到的实测数据进行模型验证.其次,根据采样周期的不同,将液位系统建模成一个具有多个子系统的离散时间切换系统.基于李雅普诺夫稳定性原理及平均驻留时间方法,给出具有控制输入饱和约束的最优保性能的状态反馈控制器存在条件,并将控制器增益的求解转化为一个凸优化问题.最后,将控制算法应用于水箱液位系统实验平台.实验结果验证了控制算法的有效性. 展开更多
关键词 时变采样周期 保性能控制 控制输入约束 平均驻留时间方法 水箱液位系统
原文传递
控制受限的非完整轮式移动机器人滚动优化镇定控制
9
作者 韩光信 高兴泉 《吉林化工学院学报》 CAS 2009年第2期62-66,共5页
研究了存在控制量约束的非完整轮式移动机器人的镇定控制问题.针对笛卡尔坐标下的机器人动力学模型,选取加权矩阵,给出了滚动优化控制的仿真结果.为了消除位置坐标之间的耦合关系,通过坐标变换获得极坐标下动力学描述并进行了仿真,与笛... 研究了存在控制量约束的非完整轮式移动机器人的镇定控制问题.针对笛卡尔坐标下的机器人动力学模型,选取加权矩阵,给出了滚动优化控制的仿真结果.为了消除位置坐标之间的耦合关系,通过坐标变换获得极坐标下动力学描述并进行了仿真,与笛卡尔坐标系下的结果相比,控制性能有较大的提高. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 控制输入约束 镇定控制 坐标变换
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具有输入饱和及多不确定性的挠性卫星姿态控制 被引量：1
10
作者 周燕茹 曾建平 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期26-32,共7页
研究了存在控制输入饱和约束、内外部干扰及质量特性参数不确定性的挠性卫星姿态鲁棒控制器设计问题.通过近似线性化结合等价坐标变换的方法得到了挠性卫星系统相应的状态空间描述,并以此为基础,采用理论分析结合数值仿真的手段设计出... 研究了存在控制输入饱和约束、内外部干扰及质量特性参数不确定性的挠性卫星姿态鲁棒控制器设计问题.通过近似线性化结合等价坐标变换的方法得到了挠性卫星系统相应的状态空间描述,并以此为基础,采用理论分析结合数值仿真的手段设计出满足控制输入饱和约束并适应两类不确定性的姿态鲁棒控制方法.仿真结果表明,该方法得到的控制器具有较强鲁棒性,能很好地抑制内外部干扰并适应较大范围的质量特性参数不确定性. 展开更多
关键词 控制输入饱和约束 质量特性参数不确定性 鲁棒控制 挠性卫星
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