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Adaptive Control Based on Neural Networks for an Uncertain 2-DOF Helicopter System With Input Deadzone and Output Constraints 被引量:15
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作者 Yuncheng Ouyang Lu Dong +1 位作者 Lei Xue Changyin Sun 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2019年第3期807-815,共9页
In this paper, a study of control for an uncertain2-degree of freedom(DOF) helicopter system is given. The2-DOF helicopter is subject to input deadzone and output constraints. In order to cope with system uncertaintie... In this paper, a study of control for an uncertain2-degree of freedom(DOF) helicopter system is given. The2-DOF helicopter is subject to input deadzone and output constraints. In order to cope with system uncertainties and input deadzone, the neural network technique is introduced because of its capability in approximation. In order to update the weights of the neural network, an adaptive control method is utilized to improve the system adaptability. Furthermore, the integral barrier Lyapunov function(IBLF) is adopt in control design to guarantee the condition of output constraints and boundedness of the corresponding tracking errors. The Lyapunov direct method is applied in the control design to analyze system stability and convergence. Finally, numerical simulations are conducted to prove the feasibility and effectiveness of the proposed control based on the model of Quanser's 2-DOF helicopter. 展开更多
关键词 2-degree of FREEDOM (DOF) helicopter adaptive control input DEADZONE integral barrier Lyapunov function neural networks output constraints
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输入输出受限船舶的轨迹跟踪自适应递归滑模控制 被引量:13
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作者 沈智鹏 毕艳楠 +1 位作者 王宇 郭晨 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1419-1427,共9页
针对输入输出受限,模型部分不确定和受到未知海洋干扰的全驱动船舶的轨迹跟踪问题,提出一种基于时变非对称障碍李雅普诺夫函数的最小参数自适应递归滑模控制策略.该策略首先设计障碍李雅普诺夫函数约束船舶轨迹在有限区域内,利用最小参... 针对输入输出受限,模型部分不确定和受到未知海洋干扰的全驱动船舶的轨迹跟踪问题,提出一种基于时变非对称障碍李雅普诺夫函数的最小参数自适应递归滑模控制策略.该策略首先设计障碍李雅普诺夫函数约束船舶轨迹在有限区域内,利用最小参数法神经网络逼近模型不确定项,降低系统的计算复杂度,然后采用指令滤波器对输入信号进行幅值约束,同时避免对因反步法导致的微分爆炸问题,综合考虑船舶位置以及速度误差间的关系设计递归滑模控制律,提高系统的鲁棒性,采用双曲正切函数和Nussbaum函数补偿由输入饱和引起的非线性项,提高系统稳定性.最后通过Lyapunov理论分析证明了全驱动船舶闭环系统中所有信号是一致最终有界的.仿真结果表明,本文所设计的船舶轨迹跟踪控制方案能有效处理船舶模型不确定部分以及未知外界干扰的问题,能够实现船舶在输入受限的情况下在有限区域内航行并准确的跟踪期望轨迹,具有较强的鲁棒性. 展开更多
关键词 船舶轨迹跟踪 输入受限 输出受限 递归滑模控制 神经网络 控制系统稳定性
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输入饱和及输出受限的纯反馈非线性系统控制 被引量:9
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作者 张春蕾 王立东 +1 位作者 高闯 陈雪波 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第3期531-539,共9页
针对具有输入饱和和输出受限的纯反馈非线性系统,设计了神经网络自适应控制器。首先利用隐函数定理和中值定理将非仿射形式的纯反馈非线性系统转换成有显式输入的非线性系统,基于李雅普诺夫第二方法以及反推法并采用障碍型李雅普诺夫函... 针对具有输入饱和和输出受限的纯反馈非线性系统,设计了神经网络自适应控制器。首先利用隐函数定理和中值定理将非仿射形式的纯反馈非线性系统转换成有显式输入的非线性系统,基于李雅普诺夫第二方法以及反推法并采用障碍型李雅普诺夫函数进行控制器的设计,最后通过稳定性分析证明了闭环控制系统是半全局一致最终有界的,利用仿真例子验证了控制方案的有效性。 展开更多
关键词 纯反馈系统 输入饱和 输出受限 神经网络
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一种约束输入输出的隐式广义预测控制新算法 被引量:4
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作者 刘福才 贺浩博 《计算机仿真》 CSCD 2007年第6期301-303,333,共4页
基于CARIMA模型提出了一种约束输入输出的隐式广义预测控制算法。针对广义预测控制问题,在整个预测时域和控制时域,对输入幅值,输入增量和输出幅值施加了约束,引入了输入输出柔化系数,从而简化了目标函数,减小了计算量,该算法不必求解... 基于CARIMA模型提出了一种约束输入输出的隐式广义预测控制算法。针对广义预测控制问题,在整个预测时域和控制时域,对输入幅值,输入增量和输出幅值施加了约束,引入了输入输出柔化系数,从而简化了目标函数,减小了计算量,该算法不必求解逆矩阵;并采用了隐式广义预测自校正控制算法,利用并列预测控制器间的特点,直接辨识输出预测器中的参数,从而避免了在线求解Diophantine方程。该算法占用内存小,计算速度快,仿真结果表明该算法具有良好的控制性能。 展开更多
关键词 广义预测控制 输入输出约束 隐式算法 柔化系数
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带有输入饱和及输出受限非仿射系统固定时间跟踪控制 被引量:2
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作者 黄燕华 代冀阳 +3 位作者 应进 蒋沅 李叶鼎 鲁亮亮 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期429-434,共6页
针对具有量化输入饱和及输出受限的非线性非仿射系统,提出固定时间自适应神经网络跟踪控制方法.引入中值定理解决系统具有非仿射结构的问题;基于反步法,使用Barrier Lyapunov函数约束系统输出,并利用RBF神经网络逼近未知函数;根据固定... 针对具有量化输入饱和及输出受限的非线性非仿射系统,提出固定时间自适应神经网络跟踪控制方法.引入中值定理解决系统具有非仿射结构的问题;基于反步法,使用Barrier Lyapunov函数约束系统输出,并利用RBF神经网络逼近未知函数;根据固定时间控制理论设计输入信号,该输入信号由滞后量化器量化,以降低控制信号的通信速率,并保证该系统在满足量化输入饱和及输出受限的条件下,系统可以在固定时间内跟踪上期望信号,且该系统收敛时间与初始状态无关.最后通过Matlab仿真软件验证所设计控制器的有效性. 展开更多
关键词 固定时间控制 量化输入饱和 输出受限 Barrier Lyapunov函数
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基于神经网络的集中供暖系统约束控制 被引量:2
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作者 王宏伟 敖鑫 刘璐 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期23-28,共6页
为提高集中供暖系统的热效率,提出了一种基于神经网络的集中式供暖系统的水阀开合度控制策略,引入了障碍李雅普诺夫函数和一个特殊设计的辅助系统来解决控制系统中出现的输入输出约束的问题。采用了一种神经网络逼近器来在线估计系统模... 为提高集中供暖系统的热效率,提出了一种基于神经网络的集中式供暖系统的水阀开合度控制策略,引入了障碍李雅普诺夫函数和一个特殊设计的辅助系统来解决控制系统中出现的输入输出约束的问题。采用了一种神经网络逼近器来在线估计系统模型,解决系统传递模型未知的问题。通过模拟仿真同时测试了所提出系统的性能,与传统PID控制系统进行对比,该系统具有良好的适应性和稳定性,有一定的实用价值。 展开更多
关键词 集中供暖系统 神经网络 输入输出约束 智能自适应控制
原文传递
具有输入和输出约束的高阶随机系统神经网络控制 被引量:2
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作者 司文杰 王东署 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1250-1258,共9页
针对高阶非线性系统,开展自适应神经网络跟踪控制器设计,系统受到随机扰动的影响.首次把输入和输出约束问题引入到高阶系统的跟踪控制中,并假定系统动态是未知.首先借用高斯误差函数表达连续可微的非对称饱和模型以实现输入约束,和障碍L... 针对高阶非线性系统,开展自适应神经网络跟踪控制器设计,系统受到随机扰动的影响.首次把输入和输出约束问题引入到高阶系统的跟踪控制中,并假定系统动态是未知.首先借用高斯误差函数表达连续可微的非对称饱和模型以实现输入约束,和障碍Lyapunov函数保证系统输出受限;其次,针对高阶非线性系统,径向基函数(RBF)神经网络用来克服未知系统动态和随机扰动.在每一步的backstepping计算中,仅用到单一的自适应更新参数,从而克服了过参数问题;最后,基于Lyapunov稳定性理论提出自适应神经网络控制策略,并减少了学习参数.最终结果表明设计的控制器能保证所有闭环信号半全局最终一致有界,并能使跟踪误差收敛到零值小的邻域内.仿真研究进一步验证了提出方法的有效性. 展开更多
关键词 自适应控制系统 神经网络 高阶随机非线性系统 障碍Lyapunov函数 输入和输出约束
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一类严格反馈时滞系统的自适应输出反馈控制 被引量:2
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作者 司文杰 董训德 曾玮 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1325-1333,共9页
针对一类单输入单输出的严格反馈时滞系统研究跟踪控制问题。该控制系统包含不确定项、输出约束、未知死区特性和未知时间延迟。首先,设计一个状态观测器来估计无法测量的系统状态;其次,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经... 针对一类单输入单输出的严格反馈时滞系统研究跟踪控制问题。该控制系统包含不确定项、输出约束、未知死区特性和未知时间延迟。首先,设计一个状态观测器来估计无法测量的系统状态;其次,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络去逼近未知的系统内部动态;同时,利用障碍李雅普诺夫(Lyapunov)函数确保输出约束及Lyapunov-Krasovskii方法消除时滞项对系统的影响;最后,基于Lyapunov稳定性理论,构造一个鲁棒自适应神经网络输出反馈控制器,并且克服了过参数问题。结果显示,设计的神经网络输出反馈控制器可以保证闭环系统中的所有信号都是半全局最终一致有界的,跟踪误差能收敛到零值小的领域内。文中通过两个例子进一步验证了提出方法的有效性。 展开更多
关键词 自适应控制 输入死区 输出约束 时滞 障碍李雅普诺夫函数
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带有输入死区和输出受限的非线性系统自适应控制 被引量:2
9
作者 曾文 李志刚 +1 位作者 高闯 陈雪波 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第6期63-69,共7页
研究带有输入死区和输出受限的非线性系统自适应控制.利用径向基函数神经网络逼近系统的未知非线性项和有界扰动,使用障碍李雅普诺夫函数约束系统的输出,基于李雅普诺夫稳定性原理构造控制器.仿真结果表明该控制器具有有效性.
关键词 自适应神经网络控制 输入死区 输出受限 反步法 障碍李雅普诺夫函数
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考虑约束条件的串级连续搅拌反应釜的自适应命令滤波控制 被引量:1
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作者 于波 辛丽平 刘家硕 《青岛理工大学学报》 CAS 2021年第5期62-72,共11页
提出了串级连续搅拌反应釜(CCSTRs)的具有输入输出约束的模糊自适应命令滤波控制,采用模糊逻辑系统克服系统动力学模型的非线性;借助命令滤波技术简化控制器的结构,从而减少控制器的在线计算量;利用Barrier Lyapunov函数(BLF)和输入饱... 提出了串级连续搅拌反应釜(CCSTRs)的具有输入输出约束的模糊自适应命令滤波控制,采用模糊逻辑系统克服系统动力学模型的非线性;借助命令滤波技术简化控制器的结构,从而减少控制器的在线计算量;利用Barrier Lyapunov函数(BLF)和输入饱和函数对系统的输入、输出进行约束;Lyapunov稳定性分析保证了闭环系统的稳定性和系统信号的有界性;Simulink模拟仿真验证了所提控制器能使输出信号精准快速地跟踪参考信号。与现存的控制器相比,该控制器结构简单、控制精度高,由于考虑了系统的输入、输出约束,更贴近于实际工业过程。 展开更多
关键词 串级连续搅拌反应釜 自适应反步法 命令滤波控制 Barrier Lyapunov函数 输入和输出约束
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基于MPC的I/O约束容错控制数值化设计方法 被引量:1
11
作者 张登峰 张慎鹏 王执铨 《控制工程》 CSCD 北大核心 2019年第5期971-977,共7页
针对一类离散系统的传感器故障,研究同时具有控制输入幅值及变化率约束、可测输出幅值约束下的主动容错控制问题。借鉴预测控制策略和多约束优化算法,仅利用故障传感器输出信号和控制输入信号,以及状态估计滤波器,通过构建二次型优化目... 针对一类离散系统的传感器故障,研究同时具有控制输入幅值及变化率约束、可测输出幅值约束下的主动容错控制问题。借鉴预测控制策略和多约束优化算法,仅利用故障传感器输出信号和控制输入信号,以及状态估计滤波器,通过构建二次型优化目标的多约束凸优化算法模型,在线递推计算容错控制输入信号,得到了一种基于MPC策略的数值化容错控制设计方法。通过改进现有MPC稳定性结果的不足,证明了闭环故障容错系统的渐近稳定性,且具有给定的I/O操作约束和优化的二次型性能。最后,通过对某汽车电子节气门的容错控制仿真实验,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 容错控制 输入输出约束 预测控制 二次型规划
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具有输入饱和的纯反馈系统有限时间跟踪控制
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作者 何诚 吴剑 张哲 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第8期11-16,共6页
针对具有输入饱和及输出约束的非线性纯反馈系统,提出了有限时间自适应神经跟踪控制方法。利用有限时间控制理论、Barrier Lyapunov函数以及径向基函数(RBF)神经网络设计出新颖的虚拟和实际输入信号,解决了具有输入饱和及输出约束的非... 针对具有输入饱和及输出约束的非线性纯反馈系统,提出了有限时间自适应神经跟踪控制方法。利用有限时间控制理论、Barrier Lyapunov函数以及径向基函数(RBF)神经网络设计出新颖的虚拟和实际输入信号,解决了具有输入饱和及输出约束的非线性纯反馈系统的有限时间控制问题,同时,确保系统在满足输入饱和及输出约束的条件下,系统的输出在有限时间内跟踪上参考信号,并且系统的跟踪误差在有限时间内被限制在原点的小邻域内。最后,仿真实验阐明了所设计控制器的有效性。 展开更多
关键词 有限时间控制 Barrier Lyapunov函数 输入饱和 输出约束
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基于收缩约束模型预测控制的无人车辆路径跟踪 被引量:6
13
作者 王志文 辛鹏 +1 位作者 孙洪涛 王晓平 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期625-634,共10页
针对存在有界扰动的非线性无人驾驶车辆避障过程中最优路径规划跟踪问题,提出一种基于预测时域内系统输入输出收缩约束(PIOCC)的模型预测控制(MPC)方法.首先在构建目标函数时,为扩大可行性解的范围引入软约束思想,将最优规划路径的跟随... 针对存在有界扰动的非线性无人驾驶车辆避障过程中最优路径规划跟踪问题,提出一种基于预测时域内系统输入输出收缩约束(PIOCC)的模型预测控制(MPC)方法.首先在构建目标函数时,为扩大可行性解的范围引入软约束思想,将最优规划路径的跟随问题转化为对模型预测控制优化问题的求解;其次为避免短预测时域造成闭环系统发散而导致在约束条件限定下出现无可行性解的情况,采用预测时域内系统输入输出收缩约束的方法,设计模型预测控制器;再次基于Lyapunov稳定性理论证明所设计的模型预测闭环控制系统是渐近稳定的;最后通过仿真实例验证了所提出基于PIOCC的控制策略在解决扩大可行解范围和避免闭环系统发散问题时的有效性,实现了无人驾驶车辆在路径跟踪时具有良好的快速性和稳定性. 展开更多
关键词 无人驾驶车辆 软约束 输入输出收缩约束 模型预测控制 避障路径跟踪
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