一、非最小相位系统的终端滑模控制（论文文献综述）
王春峰[1]（2022）在《考虑模型不确定和关节电机动态的柔性机械手滑模控制》文中指出针对双臂柔性机械手末端控制,考虑关节电机动态特性和模型参数的不确定性,提出一种非线性滑模控制方法。建立柔性机械手与关节电机的联合模型,并利用输出重定义的方法实现系统模型的解耦,并解决其非最小相位问题。重定义子系统和柔性模态子系统两部分。针对重定义子系统,设计一种非线性滑模控制器,可同时实现重定义输出变量和关节电机动态的鲁棒控制。推导出分解后的柔性模态在平衡点邻域的状态空间中的表达式,并基于李雅普诺夫稳定性理论,建立输出重定义系数与系统稳定性的约束关系,推导出双机械手末端位移的误差范围。仿真结果表明:关节电机动态的影响不可忽略,所提方法可显着改善系统响应性能。
邱志成[2]（2021）在《柔性机械臂的振动测量和控制研究进展综述》文中指出柔性机械臂通常具有柔性关节和/或连杆.在过去的40多年里,柔性机械臂的研究取得了长足的进展.本文综述了柔性机械臂在动力学建模方法、振动的传感器测量系统和控制算法研究方面的发展现状、研究热点和前沿进展.首先,简要说明了柔性机械臂的优缺点和复杂性,介绍了柔性关节机器人和柔性连杆机械臂的建模方法和技术;其次,综述了不同振动测量系统在柔性机器人中的应用和特点,并比较了不同测量方法在柔性机械臂振动测量应用中的优缺点;然后,重点评述了文献中提出的柔性机械臂振动控制方法和控制算法;并分析了并联柔性机器人自激振动及其控制的研究现状;最后,对未来研究工作的发展趋势,面临的问题和挑战进行了展望.
张新昱[3]（2021）在《基于干扰和状态估计的多刚体系统鲁棒跟踪控制研究》文中研究表明多刚体系统作为一类典型的力学系统,在机械,车辆、机器人及飞行器等诸多领域具有广泛的应用。多刚体系统结构复杂,在许多实际应用中存在模型不确定性、未知的外界干扰及作动器饱和等约束,且具有强非线性和强耦合性等特点。此外,由于空间和成本的约束,难以在多刚体系统的每个需测量部位安装合适的传感器以获取系统的状态,而现有的控制方法多基于状态反馈,且存在控制器结构复杂,参数整定困难,实际控制精度难以保证等不足。本文针对多刚体系统的鲁棒跟踪控制问题,为消除建模、测量和作动能力受限条件下多刚体系统动态模型中的不确定性分量和控制输入约束对其运动精确性的影响,从不确定性分量估计与补偿、状态观测器设计,结构简单、参数易整定的高精度鲁棒跟踪控制器设计,以及稳定性推导等方面开展研究工作,其对于械臂车间作业、空间机器人卫星维护工作、载体自主运动等领域有广泛应用前景。本文提出了基于干扰和状态估计的鲁棒控制理论方法,利用干扰的估计与补偿,状态的估计与替换,并与控制器设计相结合,实现了多刚体系统的高精度轨迹跟踪,并通过多刚体系统实验平台对所提控制方案的有效性进行了验证,实验结果表明,本文提出的基于估计数据的鲁棒控制方法具有较好的稳态跟踪精度和瞬态性能。本文的主要贡献和创新性总结如下:（1）研究了基于比例-微分（proportional-derivative,PD）控制器与不确定和干扰估计器（uncertainty and disturbance estimator,UDE）的比例-积分-微分（proportionalintegral-derivative,PID）控制设计方案,简化了PID控制器的调参,实现了单参数调节系统跟踪误差最终界。在此基础上,考虑了无速率测量的多刚体系统的鲁棒跟踪控制问题,对UDE进行了改进设计,将其扩展到输出反馈情况。提出了一个简单的反馈控制方案,该方案包括一个改进的龙伯格状态观测器（Luenberger state observer,LSO）来估计系统状态和一个改进的UDE来估计系统集总输入干扰。该方案的新颖之处在于引入了LSO和UDE之间的相互耦合,以提高估计和控制精度。利用所设计的线性非奇异状态变换和巧妙的参数映射,简化了闭环系统的性能分析。通过奇异摄动理论,得到一个简单的稳定条件和单参数调优方法,以减小稳态估计误差和跟踪误差。最后,通过数值仿真和在三自由度（3-degree-of-freedom,3-DOF）直升机平台上的实验验证,证明了相互耦合效应带来的性能提升,以及参数调节方法的有效性。（2）研究了状态测量受限的n-DOF多刚体系统的鲁棒输出反馈跟踪控制。设计了一种改进的扩张高增益观测器（extended high gain observer,EHGO）来估计不可测得的系统状态以及不确定性和干扰。提出了一种结合改进的EHGO和连续PID-滑模控制（sliding mode control,SMC）策略的新型控制方案。改善了闭环系统的瞬态响应性能,同时保证了估计与跟踪的稳态精度。采用Lyapunov稳定性方法证明了EHGO的有效性。此外,通过奇异摄动理论证了闭环系统的稳定性和收敛性。数值仿真和实验结果验证了所提出的控制方案的性能优势。（3）针对一类受模型不确定性、外部干扰和输入饱和约束的单输入-单输出（single-input single-output,SISO）高阶多刚体系统,提出了一种新型的有限时间鲁棒跟踪控制方案。设计了一种基于障碍函数的干扰观测器（barrier function-based disturbance observer,BFDO）来估计系统的非平滑非线性复合干扰,且具有有限时间收敛性能。此外,基于障碍函数和BFDO,设计了一种自适应连续非奇异终端滑模控制（continuous nonsingular terminal sliding mode control,CNTSMC）策略。证明了闭环系统的Lyapunov稳定性和有限时间收敛性。通过数值仿真和与现有控制方法的比较,显示了所提出的控制方案的有效性和性能优势。本文的研究成果有助于解决多刚体系统的高精度鲁棒跟踪控制问题,对基于干扰和状态的估计、结构简单,参数易整定的鲁棒跟踪控制器设计与开发具有一定的指导意义。
车鑫[4]（2020）在《终端滑模控制在机载光电载荷中的应用研究》文中研究表明机载光电载荷广泛应用于城市监控、野外搜救、电力巡线、灾害预警等领域,其视轴指向控制精度影响着载荷的成像质量,是关键技术之一。飞行成像过程中,系统内部的摩擦、质量不平衡转矩等内源扰动以及载机的姿态变化、空气动力、振动等外源扰动严重影响着视轴指向控制精度。研究视轴指向控制对提升成像质量具有十分重要的意义。为实现在复杂多源扰动下提高机载光电载荷视轴指向控制精度的目的,本文基于终端滑模控制的手段,开展以下几方面研究:（1）对机载光电载荷视轴指向控制进行分析及建模。介绍机载光电载荷视轴指向控制的要求及系统组成,建立数学模型。分析影响机载光电载荷视轴指向控制精度的主要因素,为控制器设计奠定基础。（2）研究驱动机载光电载荷机械框架的永磁同步电机控制。基于磁场定向控制技术实现永磁同步电机的驱动。针对永磁同步电机参数摄动及外界扰动等问题,设计终端滑模控制与非线性干扰观测器相结合的电机控制方法。（3）针对机械框架的角速度闭环,考虑传统终端滑模控制方法在趋近速度方面的缺陷,改进趋近律设计,在提升系统收敛速度的同时,削弱终端滑模控制引起的抖振。设计高阶终端滑模观测器进一步提升系统的抗扰性能。（4）为进一步提升视轴指向的控制精度,研究快速反射镜的控制方法。采用压电陶瓷驱动快速反射镜作为实现二级稳定的执行器。针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性特性,基于Bouc-Wen模型对其进行拟合并基于蝙蝠搜索优化算法对模型参数进行辨识。结合这一模型,提出高阶终端滑模迟滞观测器实现对迟滞非线性特性的观测和补偿。在此基础上,在外环控制回路设计新型有限时间收敛终端滑模控制器,以期实现更好的响应特性。论文从电机的电流环到框架的速度环再到二级稳定元件的控制,较完整地面向机载光电载荷视轴指向问题提出终端滑模控制器设计方法。进行较完整的理论分析和证明,通过仿真和实验对控制器进行验证。与传统方法相比,新的控制方法在复杂多源非线性扰动下实现了更好的控制性能。
冯朝[5]（2020）在《压电驱动系统的位置/接触力精密跟踪控制方法研究》文中进行了进一步梳理随着先进制造加工技术、生物医学工程、微机电系统、光机电一体化等领域的快速发展,高精度的运动系统成为了其中的重要组成部分与关键技术,特别是以压电陶瓷为基础设计的压电驱动系统对微纳尺度领域下的研究与应用发挥着关键作用。然而,在实际应用的位置跟踪过程中,压电驱动系统中压电陶瓷驱动器的迟滞、蠕变现象以及机械结构带来的振动、摩擦等严重影响着系统的输出精度;此外,压电驱动系统与外界环境灵活、安全的接触交互也为柔性环境下接触力的精密跟踪控制带来了极大的挑战。因此,本文分别以柔性铰链压电运动系统与基于粘滑原理的压电驱动系统为对象,自纳米精度到微米精度,从前馈控制和反馈控制两个方面,研究并设计用以实现位置/接触力精密跟踪的控制策略,并应用于面向扫描探针显微镜成像的扫描运动轨迹跟踪与治疗渗出性中耳炎的鼓膜切开置管手术中。针对光栅扫描中的三角波信号跟踪问题,前馈迭代学习控制是一种有效的控制策略,但是传统迭代学习控制中的固定带宽Q滤波器限制了对三角波轨迹的高带宽跟踪。因此,本文提出了基于线性时变Q滤波器的迭代学习控制策略,从误差的离散小波变换出发,根据小波系数模极大值的分布特性规划Q滤波器的时变带宽轨迹,通过建立参考轨迹与有限时间响应基函数的投影关系,进而实现了对迭代间变化参考信号跟踪误差的收敛性,扩展了迭代学习控制的应用范围。该方法有效消除信号时频分布的交叉项并避免了信号切割与重组,并通过基于柔性铰链的压电驱动系统的实验验证了迭代间变化的20Hz三角波跟踪性能,同时实现了柔性和高带宽精密跟踪。对非光栅扫描运动轨迹的高速精密跟踪是提高扫描探针显微镜成像速度与质量的重要因素。本文面向基于柔性铰链的压电驱动系统设计了基于信号变换的重复控制策略,通过建立扫描轨迹与恒定幅值正/余弦波之间的信号映射关系,结合重复控制在信号的基频及其谐频处产生无穷大的增益从而实现零收敛误差的高精度跟踪,突破了传统重复控制对于周期信号或干扰的严格要求;此外考虑到控制系统的时变特性,提出了基于lifted系统框架的稳定性与误差收敛性分析方法。实验结果表明,所提控制策略结构简单、参数少,有效消除了迟滞、耦合带来的影响,在高速螺旋线跟踪下的均方根和最大误差分别在最大峰峰值的0.065%和0.18%以内,实现了对非光栅螺旋线扫描高速高精度的运动跟踪。此外,在医疗手术中压电驱动系统与人体软体组织的精密接触力控制是提高成功率的重要方面。针对鼓膜切开置管手术中与耳膜的接触过程,提出了自适应积分终端滑模力跟踪控制器以完成在柔性接触下的精密力轨迹跟踪。通过直接建立基于力误差的积分终端滑模面实现误差的有限时间收敛,并利用此滑模面设计了鲁棒滑模控制器;随后设计了自适应控制律以在线估计系统参数与切换增益从而补偿模型参数的不确定性,并提高对摩擦、迟滞非线性等扰动的鲁棒性、减少控制输入的抖振,随后利用李雅普诺夫稳定性理论证明了所提控制方法的稳定性。基于粘滑原理的压电驱动系统与模拟耳膜的接触实验表明在无需环境建模下实现了对S曲线和不同频率正弦波力轨迹的精密跟踪。对于鼓膜切开置管手术过程中鼓膜切开术和插入索环对位置运动精度的要求,提出了一种鲁棒自适应积分反演控制器,利用积分终端滑模函数实现对误差的有限时间收敛特性,并构建了辅助二阶微分方程实现类高阶滑模控制的性能,通过积分反演控制和自适应控制实现了系统对干扰的鲁棒性,并基于李雅普诺夫稳定性定理推导并证明了其稳定性。在基于粘滑原理的压电驱动系统上的实验表明对于最大跟踪频率为10Hz的正弦波参考信号,其均方根和最大误差在幅值的0.65%和1.35%以内,并对三角波也实现了高带宽的跟踪;此外通过模拟耳膜上的手术操作测试也验证了该控制方法在入耳手术设备上的实用性与有效性。该控制策略结构简单无需额外的观测器,并且对迟滞、摩擦、未知扰动以及参数不确定性具有较高的鲁棒性。最后,为实现在柔性接触环境下对力和位置的同时控制以及对摩擦、迟滞、模型不确定性等未知扰动的鲁棒性,提出了鲁棒自适应阻抗控制。利用Hunt-Crossley非线性模型分析了理想阻抗参数对稳态性能的影响,通过定义基于阻抗误差的辅助变量,设计积分终端滑模函数以实现有限时间收敛并提高稳态跟踪性能,融合自适应控制律以估计干扰上界进一步提高鲁棒性,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了其稳定性,并最终达到理想阻抗。压电驱动系统上的实验结果验证了基于Hunt-Crossley模型的阻抗稳态性能分析结论的正确性,并且对动态力接触的对比实验表明了所提方法对接触力的精密跟踪能力。此外,通过模拟耳膜上的鼓膜切开置管手术也验证该控制策略实现的力-位置的跟踪精度满足完成该手术过程的要求。本文系统性地研究了压电驱动系统在迟滞、摩擦等扰动下的位置/接触力跟踪控制策略,根据扫描运动跟踪与鼓膜切开置管手术的应用需求设计了合适的前馈和反馈控制器,对在微/纳尺度下的精密运动系统的研发与实际应用具有重要价值与意义。
汪慢[6]（2020）在《高速欠驱动UUV的三维空间轨迹跟踪控制方法》文中进行了进一步梳理近年来,水下无人航行器（Unmanned Underwater Vehicles,UUVs）的导航、制导与控制吸引了来自世界各地学者的极大关注,其关键原因不仅仅在于UUV不断丰富的海洋工程应用,还包括其自身多输入多输出非线性系统的理论挑战。而在众多实践应用当中,首要解决的核心问题就是UUV的精确跟踪与控制任务,尤其是三维空间轨迹跟踪控制,对其任务状态在“时间和空间”关系上提出了强约束,包括位置、姿态和速度的全状态时变控制。因此,本课题以水下无人航行器执行高速机动任务为应用背景,以横向、垂向运动不可控,横摇运动可忽略,仅配备艉部纵向推进器、垂直舵和水平舵的欠驱动UUV为研究对象,展开对其三维空间轨迹跟踪控制方法的研究,主要内容包括:（1）非对角矩阵模型的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制针对常规一类仅有x Oz平面对称（左右对称）,且非对角惯性和阻尼矩阵模型的欠驱动UUV,提出指令滤波反步控制和自适应快速非奇异终端滑模控制两种方案,分别解决了其三维空间轨迹跟踪问题。不同于传统假设UUV具有三平面对称结构,其系统惯性和阻尼矩阵无法满足对角条件。首先,在指令滤波反步控制设计中,通过控制输入和状态变换修正了UUV制导系统,给出了欠驱动UUV运动学与动力学的传统对角标准型;并引入动态面控制的一阶低通滤波器,避免了反步控制设计的“复杂性膨胀”问题;最终结合Lyapunov稳定性理论,得到了闭环控制系统的一致最终有界。其次,在自适应快速非奇异终端滑模控制方法中,系统状态变换和输出重定义的引入,不仅得到了欠驱动UUV数学模型的标准对角化,而且改变了欠驱动UUV非最小相位系统;利用积分滑模和终端滑模组合,提升了系统响应和轨迹跟踪误差收敛速度;并理论分析证明了模型参数不确定和有界扰动与航行器运动速度关系表达式,给出了鲁棒自适应滑模补偿设计。最后,仿真实验验证充分说明了所提出两种控制方法,指令滤波反步控制和自适应快速非奇异终端滑模控制的有效性,能够实现非对角矩阵模型的欠驱动UUV三维轨迹精确跟踪控制。（2）系统模型不确定的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制针对欠驱动UUV三维空间轨迹跟踪遭受系统模型不确定和时变随机扰动问题,分别提出了鲁棒自适应滑模控制、基于随机时变扰动理论的反步控制和有限时间控制。首先,在鲁棒自适应滑模控制中,利用双闭环积分滑模控制器对系统模型参数和有界扰动变化不敏感来提高系统鲁棒性;改进RBF神经网络直接自适应律,保证仅有一个在线自适应参数,节省了系统逼近学习时间;条件积分器有界扰动估计的引入,完美地继承了PI控制和滑模控制优势。其次,在随机时变扰动控制设计中,利用维纳过程建立欠驱动UUV非线性随机动力学方程,并结合Lyapunov理论与反步控制,提出其三维空间轨迹跟踪控制器;为进一步提升系统响应和收敛速度,在上述反步控制基础上,扩展到有限时间控制,并结合Lyapunov稳定性理论,证明了整个闭环系统轨迹跟踪误差的一致最终有界。最后,仿真实验验证充分说明了所提出的鲁棒自适应滑模控制、基于随机时变扰动理论的反步控制和有限时间控制,均能够实现系统模型不确定的欠驱动UUV三维轨迹精确跟踪。（3）无速度状态测量的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制针对一类仅有位置和姿态信息可测,而速度状态反馈不可行的欠驱动UUV,分别基于UUV动力学模型、神经网络自适应以及生物启发模型,提出了其非线性观测器-控制器方案,保证了水下航行器在线实时速度估计,实现了其三维空间轨迹跟踪输出反馈控制。首先,针对欠驱动UUV自主水下回坞问题,提出了初始归航轨迹制导系统,并基于无扰动UUV动力学模型,设计其速度状态观测器和输出反馈控制器,保证了欠驱动UUV初始归航时三维轨迹精确跟踪;其次,考虑UUV初始归航遭受模型参数不确定和有界扰动问题,提出神经网络自适应的扩展状态观测器-控制器方案;然后,为摆脱航行器速度估计对欠驱动UUV动力学模型的依赖,针对欠驱动UUV追踪水下动目标问题,提出基于生物启发模型的状态观测器,并详细给出了系统Lyapunov稳定性分析和仿真实验验证,得到了整个闭环轨迹跟踪控制系统一致最终有界的结论。最后,分别以欠驱动UUV初始归航和水下动目标追踪的实际应用案例为任务背景,设计了其三维轨迹跟踪控制仿真案例,充分说明了所提出的非线性观测器-控制器方案收敛、有效,能够实现无速度状态测量的欠驱动UUV三维轨迹精确跟踪控制。总而言之,整篇论文分别从UUV系统参数模型、时变随机扰动,以及系统状态观测三方面着手,提出了相应的控制方法并完成了算法设计和仿真验证,保证了高速欠驱动UUV三维空间轨迹的精确跟踪。
田震[7]（2019）在《不确定系统的鲁棒控制方法研究及其在电力系统中的应用》文中研究说明我国电力供应具有火电和水电为主、分布式可再生能源为辅的基本特征。其中,分布式可再生能源是未来清洁能源的主要发展方向。为了缓解我国日益严峻的能源和环境危机,既需要研究清洁高效燃煤发电技术,同时也要大力发展分布式可再生能源发电及并网技术。无论是传统的燃煤火电机组还是基于分布式电源的微网,其安全高效运行均与控制系统紧密相关。本文将着重研究鲁棒控制若干关键问题及其在电力系统中的应用,为加快我国未来智能电网的建设提供理论指导和应用参考。本文的主要研究成果包括:（1）针对一类含非匹配不确定性系统,研究了基于广义干扰估计器（Uncertainty and Disturbance Estimator,UDE）的鲁棒控制方法。首先,分析了基于UDE闭环控制系统的镇定条件,提出了一种参考模型的系统设计方法。在此基础上,研究了一种基于UDE的渐近跟踪鲁棒控制方法,可同时对匹配不确定性和非匹配不确定性进行补偿。针对一类非线性不确定系统,结合UDE和滑模控制二者的优点,提出了一种连续滑模控制方法,从根本上解决了非匹配不确定性问题和滑模控制固有的抖振缺陷。（2）针对一类仿射非线性系统,结合反馈线性化和滑模控制方法,提出了一种基于自适应反馈线性化的鲁棒控制方法,以提高控制系统的动态性能和鲁棒性。首先,设计了一种自适应反馈线性化策略以消除模型不确定性所带来的线性化误差。基于线性化模型,采用超螺旋算法设计了二阶滑模控制器,并证明了闭环系统的鲁棒稳定性。为了验证所提出控制方法的有效性,将其用于亚临界火电机组的鲁棒协调控制器的设计。为此,建立了火电机组的非线性控制模型,并利用某实际机组的历史运行数据进行了模型参数辨识和模型验证。（3）针对一类受约束非线性系统,融合滑模控制和预测控制的优点,提出了一种具备双模控制律的滑模预测控制方法。当系统状态位于滑模区以外时,采用预测控制滚动优化得到的控制序列,其中预测控制器的优化目标函数同时包含滑模误差和控制输入,在约束域内使得系统状态向滑模面最优逼近。当系统状态位于滑模区以内,采用离散滑模控制律来抑制干扰,获得良好的鲁棒性能和稳态性能。此外,在理论上证明了所设计控制算法的输入-状态稳定性。考虑实际机组受运行条件约束,将所设计的滑模预测控制方法应用于超超临界机组的协调控制,验证了所提出控制方法的优良性能。（4）针对分布式电源中的电力电子变换器,研究了直流变压器和逆变器的鲁棒控制。首先,以光伏电站中直流变压器为对象,针对直流侧电压受光伏板输出电压波动、负荷变化和电路参数不确定性等干扰的影响,设计了基于UDE的连续滑模控制器,并进行了仿真和实验验证。然后,以微网中并联运行的逆变器为研究对象,以提高并联逆变器的鲁棒稳定性、电压质量和功率调整的动态性能为目标,提出了一种基于虚拟阻抗的电压补偿控制策略。通过引入互质分解和控制器参数化的概念,利用零极点配置,从控制理论的角度提出了一种统一的虚拟阻抗设计方法,从理论上严格保证了并联逆变器的稳定性。（5）针对微网中分布式电源的并网问题,研究了两种快速高精度的电压参数估计方法,即基于虚拟同步机的正弦波锁定器和基于滑模观测器的电压参数估计器。通过引入虚拟定子阻抗来消除虚拟同步机的冗余平衡点,从而保证在大扰动下电压参数估计的鲁棒性。针对传统锁相环响应速度慢、易受谐波干扰影响的缺点,通过设计滑模状态观测器和频率系数观测误差重构,获得了对电网电压参数的快速鲁棒估计。针对孤岛模式下的互联微网系统,研究多个分布式电源和微网群之间的协调控制。针对互联微网系统频率和电压的二次控制,提出了一种基于多智能体的双层分布式统一控制架构。底层控制系统负责各个分布式电源之间的协调控制,完成独立微网系统的频率/电压恢复、功率分配和经济运行等任务。上层控制负责各个微网之间的协调控制,完成微网群之间的孤岛、重联、功率分配和经济运行等任务。利用所提出的双层控制方法,互联微网系统可在多种模式之间灵活运行。
王雨潇[8]（2019）在《高超声速飞行器轨迹跟踪控制与性能优化方法研究》文中指出由于高超声速飞行器具有速度快、突防能力强等优点,能够实现超远距离飞行、快速打击和远程投送等飞行任务,在情报收集、侦察监视、通信保障以及对空对地作战等领域,都具有其独特的优势。但由于高超声速飞行器具有强非线性、强耦合、强不确定性的特点,因此其控制系统的设计面临诸多难点问题。论文对高超声速飞行器具有代表性的纵向平面内控制系统设计进行研究,针对高超声速飞行器模型,提出适用的纵向轨迹跟踪控制系统设计方法,为高超声速飞行器所具有的不确定性问题、非最小相位问题、发动机性能恢复问题和控制系统优化问题给出解决方案,实现高精度、强鲁棒性的轨迹跟踪控制效果。论文主要研究工作包括以下内容:首先,论文给出高超声速飞行器的数学模型。在高超声速飞行条件下,对其稳定性、气推耦合特性、非最小相位特性进行分析,根据模型所具有特性,提出高超声速飞行器的控制系统设计需求。针对有翼锥形体高超声速飞行器,提出基于微分平坦理论的有限时间收敛轨迹跟踪控制方法。利用微分平坦理论完成非线性模型的输入/输出线性化,同时建立系统的全过程状态、控制输入与平坦输出之间的非线性映射,为期望轨迹的验证提供依据。基于有限时间理论,设计有限时间收敛滑模控制器,实现强鲁棒性的高超声速飞行器纵向轨迹的快速有限时间收敛跟踪控制。针对类乘波体高超声速飞行器,考虑其纵向模型的非最小相位特性,提出基于Byrnes-Isidori标准型的纵向轨迹跟踪控制方法。通过坐标变换,将具有非最小相位特性的纵向模型转化为Byrnes-Isidori标准型形式,得到系统的内外动态,并基于标准型给出高超声速飞行器纵向模型关于气动参数的非最小相位特性定量判据。为带有非最小相位特性的高超声速飞行器系统设计考虑系统内动态稳定性的动态积分滑模控制器,实现类乘波体高超声速飞行器的纵向轨迹跟踪控制,在镇定系统内动态的同时,有效地提高系统跟踪性能。考虑高超声速飞行器发动机的工作条件限制,提出带有速度约束的控制方法和发动机意外熄火后的性能恢复控制方法。首先对发动机工作条件进行分析,得到合理攻角范围内的飞行速度下限。以速度下限作为飞行器状态约束,基于对数型屏障函数提出带有约束的速度控制方法。然后,针对发动机意外熄火情况,考虑其作为推进系统可用控制输入的唯一性,采用轨迹调整的方式来恢复飞行器速度,当飞行器进入发动机可再启动状态范围时,完成发动机的再启动,并进一步实现对原期望轨迹的再次跟踪。针对复杂飞行任务背景下高超声速飞行器控制系统优化问题,提出基于性能评估的高超声速飞行器控制系统优化方法。首先根据高超声速飞行器的系统结构和任务需求,建立高超声速飞行器性能评估指标体系,然后考虑评估过程中过差的局部性能可能在综合后被淹没的问题,提出一种变权重属性层次模型性能评估方法,在系统局部性能差时,实现带有局部权重放大惩罚的高超声速飞行器控制系统性能评估。针对控制系统优化问题,考虑循环仿真时的优化效率问题,提出一种寻优范围可变的粒子群智能优化算法,实现优化性能和优化效率之间的平衡与折衷。最后借助高超声速飞行器性能评估与优化辅助工具,对控制系统进行综合性能评估,并完成复杂飞行任务背景下的高超声速飞行器控制系统性能优化。综上所述,本文系统地研究高超声速飞行器纵向轨迹跟踪控制问题。对其不确定性问题、非最小相位问题、发动机性能恢复问题、控制系统优化问题分别进行研究并取得一定的研究进展,对现有研究成果进行补充,为高超声速飞行器控制问题研究提供必要的技术支持。
徐沁园[9]（2019）在《柔性机械臂滑模控制系统非线性动力特性分析》文中指出随着工业机器人技术的快速发展,柔性机械臂逐渐受到科研人员的关注。与刚性机械臂相比,它具有很多优点,如结构轻巧,响应快,高负载/自重比,低功耗等。然而,由于柔性机械臂的结构柔性及本身的非线性,使其成为一个典型的多输入多输出非线性系统。本文以双臂柔性机械手为控制对象,从暂态运动特性、关节电机驱动特性、未建模动态诱发高频抖振、稳态周期运动特性四个方面,研究滑模控制应用于柔性机械臂时产生的非线性动力特性以改进其末端控制精度。本文针对机械臂滑模控制系统,对系统从初始点至滑模面这一过程中相轨迹的分布规律与到达时间进行研究。以双臂柔性机械手为例,以其点到点的位置控制为目标,对输出重新定义使其变成最小相位系统并对原系统进行分解。在此基础上,设计非奇异滑模控制器,使得输入输出子系统可收敛到平衡点,通过极点配置保证零动态子系统的稳定性。基于采用非奇异滑模控制的输入输出子系统的状态方程,分析从不同初始位置出发的相轨迹的运动规律,并给出临界曲面的概念。然后基于相轨迹运动规律计算出各状态点从初始位置运动到滑模面上所需最大时间的估计。本文深入分析驱动电机的动态特性及参数不确定性对机械臂滑模控制系统的影响。由于柔性臂的关节是由电机驱动的,因此首先建立其包含电机驱动特性的双臂柔性机械手的数学模型,并为其设计线性滑模控制器,使柔性机械臂末端位移收敛到零。此外,考虑参数不确定性对机械臂动态响应的影响,给出系统参数不确定性的描述,在分解模型的过程中将不确定性引入各个子系统的表达式中,并给出由参数不确定性导致的系统输出的误差范围。本文研究了未建模动态对机械臂滑模控制系统的影响并对产生的抖振信号进行分析。未建模动态会诱发系统的高频抖振,使系统产生振荡,从而对系统行为产生重大影响。首先建立起包含未建模动态的柔性臂滑模控制系统模型,通过理论分析证明了抖振的存在,进而利用描述函数法对系统的抖振信号做量化分析,并找出影响抖振的频率与幅值的因素。本文考虑滑模切换过程中的时滞对机械臂滑模控制系统的动态响应的影响。针对滑模切换过程中可能存在的时滞现象,首先建立起带有时滞的柔性机械臂滑模控制系统模型,利用相平面法对采用非奇异滑模控制的机械臂系统相轨迹的运动过程进行分析,另外采用庞加莱截面法和李雅普诺夫指数法对系统的运动状态加以判断,证明了极限环的存在。
叶林奇[10]（2019）在《具有非最小相位特性的新型飞行器控制方法研究》文中研究说明近年来,随着航空航天科技的发展,新型飞行器的研究正成为一股热潮。其中,高超声速飞行器、可重复使用运载器和垂直起降飞行器由于具有重要的军事和民用价值,受到世界各国的广泛关注。研究表明,以上三种新型飞行器均可能表现出非最小相位特性,模型中的不稳定零动态阻碍了传统控制方法的使用,是设计飞行控制系统时最具挑战性的难点问题。本文围绕这一课题,以保障飞行安全为目的,通过发展非最小相位系统控制新理论新方法,解决具有非最小相位特性的新型飞行器稳定控制和精确跟踪控制问题。本文的主要工作包括:（1）针对高超声速飞行器,提出基于扩展回路反步的稳定控制方法。在对模型结构分析的基础上,指出了通过反步法设计稳定控制器的原则,即采用扩展回路反步。通过对控制回路进行扩展使内部状态包含在内,使得实现输出跟踪的同时也能保证内部状态稳定,在此基础上设计了自适应反步控制器。该方法具有较好的跟踪精度和较强的鲁棒性,为弱非最小相位系统的稳定控制提供了新思路。（2）针对高超声速飞行器,提出基于输出重定义-动态逆的稳定控制方法。首先通过输出重定义得到稳定的零动态,提出三种最小相位新输出设计方法,包括内部状态作为输出、静态合成输出以及带有积分的合成输出,然后对新输出采用动态逆得到稳定的控制器。该方法可以在鲁棒性和控制性能之间取得较好的平衡,为一般非最小相位系统的稳定控制提供了系统性的方法。（3）针对欠驱动可重复使用运载器,提出基于最优有界逆的精确跟踪控制方法。首先通过输出重定义得到稳定的零动态,然后通过最优有界逆得到精确跟踪所需的理想内动态,最后通过反步法为对新输出设计跟踪控制器,并通过反馈误差限幅防止输入饱和,成功实现了欠驱动可重复使用运载器的精确跟踪控制。（4）针对带有不确定参数的垂直起降飞行器,提出基于经验回放的精确跟踪控制方法。首先采用经验回放技术对模型中的不确定参数进行辨识,然后根据辨识的参数利用最优有界逆方法求解理想内动态,并嵌入跟踪控制器中以实现精确跟踪。该方法有效解决了不确定非最小相位系统的精确跟踪控制问题。（5）针对最小相位系统和非最小相位系统,提出通用跟踪控制器的概念并应用于高超声速飞行器。通用跟踪控制器是PID控制在状态空间模型上的扩展,揭示了PID控制与其他控制方法之间的联系,为PID控制提供了新的理解,并且体现了非最小相位系统的性能限制。
二、非最小相位系统的终端滑模控制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、非最小相位系统的终端滑模控制（论文提纲范文）
（1）考虑模型不确定和关节电机动态的柔性机械手滑模控制（论文提纲范文）
| 0 前言 |
| 1 系统描述与建模 |
| 1.1 柔性机械手-关节电机联合建模 |
| 1.2 模型变换 |
| 2 非线性滑模控制器设计 |
| 3 稳定性分析 |
| 4 数值仿真 |
| (1)重定义参数对稳定性能的影响 |
| (2)模型参数Δ1和Δ2对系统性能的影响 |
| (3)关节电机动态对系统性能的影响 |
| 5 结论 |
（2）柔性机械臂的振动测量和控制研究进展综述（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 柔性臂建模 |
| 1.1 假设模态方法 |
| 1.2 有限元方法 |
| 1.3 柔性关节机器人建模 |
| 1.4 带有柔性关节的柔性连杆机器人建模 |
| 2 柔性机器人振动测量 |
| 2.1 应变测量方法 |
| 2.2 加速度传感器测量 |
| 2.3 PSD测量 |
| 2.4 激光位移传感器测量 |
| 2.5 视觉测量 |
| 3 平面柔性机器人振动控制策略 |
| 3.1 自适应前馈控制 |
| 3.2 输入整形控制 |
| 3.3 应变反馈和PD控制 |
| 3.4 正位反馈控制(PPF) |
| 3.5 加速度反馈控制 |
| 3.6 视觉反馈反馈控制 |
| 3.7 时延反馈控制 |
| 3.8 滑模变结构控制 |
| 3.9 鲁棒、 自适应控制 |
| 3.10 预测控制 |
| 3.11 智能控制 |
| 3.12 强化学习控制 |
| 3.13 柔性关节机器人控制 |
| 3.14 智能特征模型控制 |
| 3.15 轨迹优化控制 |
| 3.16 采用振荡器方法控制 |
| 3.17 气压驱动控制 |
| 4 平面并联柔性机器人振动控制 |
| 5 结论与展望 |
（3）基于干扰和状态估计的多刚体系统鲁棒跟踪控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多刚体系统鲁棒跟踪控制研究现状 |
| 1.2.2 干扰估计技术研究现状 |
| 1.2.3 状态估计技术研究现状 |
| 1.3 本论文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 二阶多刚体系统的类PID鲁棒跟踪控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 一类二阶多刚体系统的控制器设计分析 |
| 2.2.1 问题描述 |
| 2.2.2 设计难点 |
| 2.3 速率可测条件下的基于PD与 UDE结合的PID控制方案设计 |
| 2.3.1 控制方案设计 |
| 2.3.2 稳定性和性能分析 |
| 2.3.3 数值仿真验证 |
| 2.4 无速率测量条件下的基于改进LSO的控制方案设计 |
| 2.4.1 控制方案设计 |
| 2.4.2 UDE设计 |
| 2.4.3 改进的LSO设计 |
| 2.4.4 稳定性和性能分析 |
| 2.4.5 数值仿真验证 |
| 2.4.6 3-DOF直升机的应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 无速率测量条件下二阶多刚体系统的鲁棒跟踪控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无速率测量条件下二阶多刚体系统的控制器设计分析 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 设计难点 |
| 3.3 基于改进的UDE+LSO的控制方案设计 |
| 3.3.1 控制方案设计 |
| 3.3.2 改进的UDE+LSO设计 |
| 3.3.3 稳定性和性能分析 |
| 3.3.4 数值仿真验证 |
| 3.3.5 3-DOF直升机的应用 |
| 3.4 基于改进的EHGO的连续PID-SMC控制方案设计 |
| 3.4.1 控制方案设计 |
| 3.4.2 改进的EHGO设计 |
| 3.4.3 连续PID-SMC设计 |
| 3.4.4 稳定性和性能分析 |
| 3.4.5 数值仿真验证 |
| 3.4.6 SRV02 旋转伺服装置的应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 存在输入饱和的高阶多刚体系统鲁棒跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 一类存在输入饱和的高阶多刚体系统的控制器设计分析 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 设计难点 |
| 4.3 基于障碍函数的有限时间控制方案设计 |
| 4.3.1 控制方案设计 |
| 4.3.2 基于障碍函数的干扰观测器设计 |
| 4.3.3 有限时间CNTSM控制器设计 |
| 4.3.4 稳定性与性能分析 |
| 4.3.5 数值仿真验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）终端滑模控制在机载光电载荷中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 机载光电载荷研究现状 |
| 1.2.1 国内外机载光电载荷发展现状 |
| 1.2.2 载荷框架驱动发展及研究现状 |
| 1.2.3 二级稳定技术发展及研究现状 |
| 1.3 相关控制方法研究现状 |
| 1.3.1 内回路干扰抑制算法 |
| 1.3.2 非线性反馈控制器设计 |
| 1.3.3 终端滑模控制 |
| 1.4 研究内容及章节安排 |
| 第2章 机载光电载荷系统分析及建模 |
| 2.1 机载光电载荷工作原理及结构分析 |
| 2.1.1 机载光电载荷工作原理 |
| 2.1.2 机载光电载荷结构分析 |
| 2.2 机载光电载荷系统建模 |
| 2.3 机载光电载荷扰动分析 |
| 2.3.1 内部扰动 |
| 2.3.2 外部扰动 |
| 2.4 二级稳定系统建模及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于终端滑模的永磁同步电机驱动控制 |
| 3.1 问题描述 |
| 3.2 永磁同步电机的结构 |
| 3.3 永磁同步电机数学模型 |
| 3.3.1 PMSM在静止坐标系下的数学模型 |
| 3.3.2 PMSM在旋转坐标系下的数学模型 |
| 3.4 永磁同步电机矢量控制原理 |
| 3.4.1 矢量控制 |
| 3.4.2 空间矢量脉宽调制技术 |
| 3.5 基于终端滑模的永磁同步电机控制器设计 |
| 3.5.1 终端滑模控制器设计 |
| 3.5.2 非线性干扰观测器设计 |
| 3.6 仿真实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 机载光电载荷机械框架的终端滑模控制 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 终端滑模新型趋近律设计 |
| 4.3 高阶终端滑模观测器设计 |
| 4.4 仿真与实验 |
| 4.4.1 仿真验证 |
| 4.4.2 实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 压电快速反射镜的有限时间控制 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 压电陶瓷执行器建模 |
| 5.2.1 迟滞Bouc-Wen模型及参数辨识 |
| 5.2.2 模型验证 |
| 5.3 终端滑模控制器设计 |
| 5.4 新型控制器设计 |
| 5.4.1 高阶终端滑模迟滞观测器设计 |
| 5.4.2 新型终端滑模控制器设计 |
| 5.5 实验验证 |
| 5.5.1 实验装置 |
| 5.5.2 实验结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（5）压电驱动系统的位置/接触力精密跟踪控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究综述 |
| 1.3.1 压电驱动系统的原理与应用 |
| 1.3.2 非线性建模与补偿 |
| 1.3.3 位置控制方法 |
| 1.3.4 接触力控制方法 |
| 1.3.5 研究现状小结 |
| 1.4 本文研究内容与结构 |
| 2 基于时变滤波器的投影迭代学习光栅扫描跟踪控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统描述与投影迭代学习控制 |
| 2.2.1 系统描述 |
| 2.2.2 投影迭代学习控制 |
| 2.3 基于LTV-Q滤波器的投影ILC设计 |
| 2.3.1 离散小波变换 |
| 2.3.2 滤波器时变带宽轨迹的设计 |
| 2.3.3 控制器收敛性分析 |
| 2.3.4 总体设计过程 |
| 2.4 实验平台 |
| 2.4.1 实验系统介绍 |
| 2.4.2 控制器的实现 |
| 2.5 实验结果与分析 |
| 2.5.1 误差时频分析 |
| 2.5.2 光栅三角波信号跟踪测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于重复控制器的非光栅扫描高速精密跟踪控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非光栅扫描信号与重复控制 |
| 3.2.1 非光栅扫描信号 |
| 3.2.2 经典重复控制 |
| 3.3 基于信号变换的重复控制器设计 |
| 3.3.1 基于信号变换的重复控制 |
| 3.3.2 控制稳定性与误差收敛性分析 |
| 3.4 实验平台 |
| 3.4.1 系统辨识 |
| 3.4.2 控制器性能分析 |
| 3.5 实验结果与分析 |
| 3.5.1 传统内模控制器测试 |
| 3.5.2 非光栅螺旋线扫描跟踪测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于积分终端滑模面的自适应力跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 接触过程中压电驱动系统的建模 |
| 4.3 基于积分终端滑模面的自适应力跟踪控制器设计 |
| 4.3.1 积分终端滑模力跟踪控制 |
| 4.3.2 参数自适应控制律 |
| 4.3.3 总体控制律的设计 |
| 4.4 实验平台 |
| 4.4.1 实验系统介绍 |
| 4.4.2 控制器的实现 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.5.1 S轨迹力跟踪测试 |
| 4.5.2 正弦波信号力跟踪测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 鲁棒自适应积分反演位置跟踪控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 无环境约束下压电驱动系统的建模 |
| 5.3 鲁棒自适应积分反演位置跟踪控制器设计 |
| 5.3.1 基于积分终端滑模面的积分反演控制 |
| 5.3.2 切换增益自适应控制律 |
| 5.3.3 总体控制律的设计 |
| 5.4 实验平台 |
| 5.4.1 实验系统介绍 |
| 5.4.2 控制器的实现 |
| 5.5 实验结果与分析 |
| 5.5.1 正弦波信号跟踪测试 |
| 5.5.2 三角波信号跟踪测试 |
| 5.5.3 模拟耳膜上手术操作的位置轨迹跟踪测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 柔性接触下基于鲁棒自适应阻抗的力-位控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 治疗渗出性中耳炎的鼓膜切开置管手术 |
| 6.3 柔性环境模型与对比 |
| 6.4 基于非线性Hunt-Crossley环境模型的阻抗稳态分析 |
| 6.5 鲁棒自适应阻抗控制器的设计 |
| 6.5.1 辅助变量的定义 |
| 6.5.2 自适应积分终端滑模阻抗控制 |
| 6.5.3 总体控制律的设计 |
| 6.6 实验结果与分析 |
| 6.6.1 不同阻抗参数下稳态跟踪性能测试 |
| 6.6.2 接触力跟踪性能测试 |
| 6.6.3 模拟耳膜上的鼓膜切开置管手术力-位跟踪测试 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 全文总结和研究展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（6）高速欠驱动UUV的三维空间轨迹跟踪控制方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 UUV轨迹跟踪控制的研究现状 |
| 1.2.1 UUV运动控制概述 |
| 1.2.2 全驱动UUV轨迹跟踪控制方法 |
| 1.2.3 欠驱动UUV轨迹跟踪控制方法 |
| 1.3 高速欠驱动UUV三维空间轨迹跟踪控制难点与挑战 |
| 1.4 课题的主要研究内容 |
| 第2章 UUV运动学与动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 UUV运动学建模 |
| 2.2.1 参考坐标系的建立 |
| 2.2.2 运动坐标系和固定坐标系间状态变换 |
| 2.3 UUV动力学建模 |
| 2.3.1 UUV在运动坐标系下非线性6自由度空间动力学方程 |
| 2.3.2 UUV在固定坐标系下非线性6自由度空间动力学方程 |
| 2.4 欠驱动UUV操纵性理论 |
| 2.4.1 系统惯性和阻尼矩阵 |
| 2.4.2 非线性环境扰动力 |
| 2.4.3 二阶非完整约束的欠驱动特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 非对角矩阵模型的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 指令滤波反步的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 坐标变换 |
| 3.2.3 指令滤波反步的轨迹跟踪控制器设计 |
| 3.2.4 系统稳定性分析 |
| 3.3 自适应快速非奇异终端滑模的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 3.3.1 欠驱动UUV数学模型的标准对角化 |
| 3.3.2 系统输出重定义和相对阶 |
| 3.3.3 自适应快速非奇异终端滑模的轨迹跟踪控制器设计 |
| 3.3.4 系统稳定性分析 |
| 3.4 仿真验证 |
| 3.4.1 基于指令滤波反步控制设计的仿真结果 |
| 3.4.2 基于自适应快速非奇异终端滑模控制设计的仿真结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 系统模型不确定的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 鲁棒自适应滑模的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 4.2.1 双闭环积分滑模设计 |
| 4.2.2 神经网络直接自适应控制器设计 |
| 4.2.3 条件积分器的有界扰动估计 |
| 4.2.4 系统稳定性分析 |
| 4.3 随机时变扰动的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 4.3.1 预备知识 |
| 4.3.2 自适应反步的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 4.3.3 自适应有限时间的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 4.3.4 系统稳定性分析 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.4.1 基于鲁棒自适应滑模控制设计的仿真结果 |
| 4.4.2 基于随机时变扰动理论控制设计的仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 无速度状态测量的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于模型观测器的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 5.2.1 问题描述与预备知识 |
| 5.2.2 无扰动模型的欠驱动UUV状态观测器设计 |
| 5.2.3 无扰动模型的欠驱动UUV输出反馈控制 |
| 5.2.4 系统稳定性分析 |
| 5.3 基于扩展状态观测器的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 5.3.1 问题描述与预备知识 |
| 5.3.2 神经网络的欠驱动UUV扩展状态观测器设计 |
| 5.3.3 神经网络的欠驱动UUV输出反馈控制 |
| 5.3.4 系统稳定性分析 |
| 5.4 无模型观测器的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制 |
| 5.4.1 问题描述与预备知识 |
| 5.4.2 生物启发模型的欠驱动UUV状态观测器设计 |
| 5.4.3 鲁棒自适应的欠驱动UUV输出反馈控制 |
| 5.4.4 系统稳定性分析 |
| 5.5 仿真验证 |
| 5.5.1 基于模型观测器-控制器设计的仿真结果 |
| 5.5.2 基于无模型观测器-控制器设计的仿真结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）不确定系统的鲁棒控制方法研究及其在电力系统中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 滑模控制的研究现状 |
| 1.2.2 干扰观测器的研究现状 |
| 1.2.3 火电机组的建模与控制 |
| 1.2.4 智能电网的关键控制技术 |
| 1.2.5 微网的安全运行与控制 |
| 1.2.6 电力电子系统的稳定控制 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 含非匹配不确定性系统的鲁棒控制 |
| 2.1 基于UDE的渐近跟踪鲁棒控制 |
| 2.1.1 基于UDE的控制方法简介 |
| 2.1.2 镇定条件分析 |
| 2.1.3 参考模型的系统设计方法 |
| 2.1.4 含非匹配不确定性下的控制器设计 |
| 2.1.5 仿真结果及分析 |
| 2.2 基于UDE的连续滑模控制 |
| 2.2.1 二阶不确定系统的连续滑模控制 |
| 2.2.2 高阶不确定系统的连续滑模控制 |
| 2.2.3 仿真结果及分析 |
| 2.3 DC-DC变换器的连续滑模控制 |
| 2.3.1 DC-DC变换器建模 |
| 2.3.2 连续滑模控制器设计 |
| 2.3.3 仿真及实验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 仿射非线性系统的自适应滑模控制 |
| 3.1 自适应高阶滑模控制方法 |
| 3.1.1 问题描述 |
| 3.1.2 控制器设计 |
| 3.1.3 稳定性分析 |
| 3.2 亚临界火电机组控制模型开发 |
| 3.2.1 模型建立 |
| 3.2.2 模型验证 |
| 3.3 亚临界火电机组的鲁棒协调控制 |
| 3.3.1 控制器设计 |
| 3.3.2 仿真结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 受约束非线性系统的滑模预测控制 |
| 4.1 滑模预测控制方法 |
| 4.1.1 问题描述 |
| 4.1.2 控制器设计 |
| 4.1.3 闭环稳定性分析 |
| 4.2 超超临界火电机组控制模型开发 |
| 4.2.1 模型建立 |
| 4.2.2 模型验证 |
| 4.3 超超临界火电机组的鲁棒协调控制 |
| 4.3.1 控制器设计 |
| 4.3.2 仿真结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 鲁棒控制方法在微网中的应用 |
| 5.1 基于虚拟阻抗的逆变器广义鲁棒控制 |
| 5.1.1 并联逆变器系统的阻抗建模 |
| 5.1.2 基于互质分解的虚拟阻抗设计 |
| 5.1.3 闭环系统稳定性和鲁棒性分析 |
| 5.1.4 虚拟阻抗对功率控制环的影响 |
| 5.1.5 仿真结果及分析 |
| 5.2 同步控制中电网电压参数的鲁棒估计 |
| 5.2.1 基于虚拟同步机理论的电压参数估计 |
| 5.2.2 基于滑模观测器的电压参数鲁棒估计 |
| 5.3 互联微网系统的频率/电压双层分布式控制 |
| 5.3.1 互联微网系统的双层分布式控制 |
| 5.3.2 互联微网系统的多模式运行 |
| 5.3.3 控制系统的稳定性和最优性分析 |
| 5.3.4 仿真算例及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间学术成果 |
| 参与的主要科研项目 |
（8）高超声速飞行器轨迹跟踪控制与性能优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析 |
| 1.2.1 高超声速飞行器跟踪控制方法研究现状 |
| 1.2.2 非最小相位高超声速飞行器控制方法研究现状 |
| 1.2.3 性能恢复与容错控制研究现状 |
| 1.2.4 控制系统评估与优化研究现状 |
| 1.3 目前存在的问题与难点 |
| 1.4 论文研究内容与组织结构 |
| 第2章 高超声速飞行器数学模型建立与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 高超声速飞行器数学模型建立 |
| 2.2.1 有翼锥形体高超声速飞行器模型 |
| 2.2.2 类乘波体高超声速飞行器模型 |
| 2.3 高超声速飞行器模型特性分析 |
| 2.3.1 稳定性分析 |
| 2.3.2 模型气推耦合特性分析 |
| 2.3.3 非最小相位特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于微分平坦的高超声速飞行器轨迹跟踪控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究基础 |
| 3.2.1 微分平坦理论 |
| 3.2.2 有限时间稳定理论 |
| 3.3 基于微分平坦理论的模型精确线性化 |
| 3.4 有限时间收敛滑模控制器设计 |
| 3.4.1 有限时间控制器设计 |
| 3.4.2 滑模控制器设计 |
| 3.5 仿真验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 考虑非最小相位特性的高超声速飞行器轨迹跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究基础 |
| 4.3 基于动态滑模的非最小相位高超声速飞行器轨迹跟踪控制 |
| 4.3.1 基于B-I标准型的高超声速飞行器非最小相位特性判据 |
| 4.3.2 速度控制器设计 |
| 4.3.3 弹道倾角控制器设计 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 考虑发动机工作条件的高超声速飞行器性能恢复控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 考虑发动机性能的速度约束控制 |
| 5.2.1 发动机工作条件分析 |
| 5.2.2 考虑速度约束的控制器设计 |
| 5.3 考虑发动机熄火的性能恢复控制方案 |
| 5.4 仿真验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 高超声速飞行器控制系统优化方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高超声速飞行器控制系统优化依据 |
| 6.2.1 高超声速飞行器控制系统性能评估方法 |
| 6.2.2 考虑系统局部性能约束的变权综合方法 |
| 6.3 基于性能评估的控制系统优化方法 |
| 6.3.1 考虑优化效率的改进粒子群优化方法 |
| 6.3.2 基于性能评估的控制系统优化实例 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）柔性机械臂滑模控制系统非线性动力特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的意义 |
| 1.2 国内外发展研究现状 |
| 1.2.1 滑模控制理论的研究现状 |
| 1.2.2 滑模控制方法在柔性机械臂中的应用 |
| 1.2.3 柔性机械臂滑模控制系统的非线性分析方法 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 柔性机械臂滑模控制系统的暂态特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 柔性机械臂的非奇异滑模控制 |
| 2.2.1 柔性机械臂的建模 |
| 2.2.2 基于重定义的最小相位系统问题解决 |
| 2.2.3 非奇异滑模控制器设计 |
| 2.2.4 零动态子系统稳定性分析 |
| 2.3 基于非奇异终端滑模控制的系统暂态特性分析 |
| 2.3.1 相轨迹分析 |
| 2.3.2 最大到达时间估计 |
| 2.4 仿真研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 含驱动电机动态特性的柔性机械臂滑模控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 直流电机的基础知识 |
| 3.3 含电机动态特性的柔性机械臂滑模控制系统设计 |
| 3.3.1 包含驱动电机特性的柔性机械臂模型 |
| 3.3.2 滑模控制器设计 |
| 3.3.3 仿真分析 |
| 3.4 模型参数不确定柔性机械臂滑模控制系统设计 |
| 3.4.1 基于重定义的最小相位系统问题解决 |
| 3.4.2 滑模控制器设计 |
| 3.4.3 零动态子系统的不确定性分析 |
| 3.4.4 仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于描述函数法的滑模控制器抖振现象分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 描述函数法的基本理论 |
| 4.2.1 描述函数法的基本概念 |
| 4.2.2 典型非线性特性的描述函数 |
| 4.3 未建模动态对柔性机械臂滑模控制器的影响 |
| 4.3.1 包含未建模动态的柔性机械臂建模 |
| 4.3.2 稳定性分析 |
| 4.4 基于描述函数法的抖振现象分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 时滞诱发的滑模控制系统周期运动分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基础知识 |
| 5.2.1 相平面法 |
| 5.2.2 庞加莱截面法 |
| 5.2.3 李雅普诺夫指数 |
| 5.3 具有切换时滞的柔性机械臂模型 |
| 5.4 时滞诱发的柔性机械臂滑模控制系统周期运动分析 |
| 5.4.1 基于相平面法的系统周期运动分析 |
| 5.4.2 基于庞加莱截面法的系统周期运动分析 |
| 5.4.3 基于李亚普诺夫指数法的的系统周期运动分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（10）具有非最小相位特性的新型飞行器控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展动态 |
| 1.2.1 非最小相位系统的稳定控制 |
| 1.2.2 非最小相位系统的精确跟踪控制 |
| 1.2.3 非最小相位新型飞行器控制 |
| 1.2.4 当前研究的不足及未来发展动态分析 |
| 1.3 论文的创新点与内容安排 |
| 1.3.1 论文的创新点 |
| 1.3.2 论文的内容安排 |
| 第2章 基于扩展回路反步的高超声速飞行器稳定控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 高超声速飞行器弹性模型 |
| 2.3 零动态及扩展回路分析 |
| 2.3.1 零动态分析 |
| 2.3.2 扩展回路分析 |
| 2.4 面向控制建模 |
| 2.5 自适应反步控制器设计 |
| 2.5.1 速度环控制器设计 |
| 2.5.2 高度环控制器设计 |
| 2.6 仿真验证 |
| 2.6.1 标称模型仿真 |
| 2.6.2 蒙特卡洛仿真 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 基于输出重定义-动态逆的高超声速飞行器稳定控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高超声速飞行器模型及零动态分析 |
| 3.2.1 高超声速飞行器刚体模型 |
| 3.2.2 零动态分析 |
| 3.3 输出重定义-动态逆方法 |
| 3.4 高超声速飞行器控制器设计 |
| 3.4.1 内部状态作为输出 |
| 3.4.2 静态合成输出 |
| 3.4.3 带有积分的合成输出 |
| 3.5 仿真验证 |
| 3.5.1 刚体模型仿真 |
| 3.5.2 弹性模型仿真 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 基于最优有界逆的可重复使用运载器精确跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非最小相位系统的精确跟踪控制 |
| 4.3 欠驱动RLV模型 |
| 4.4 零动态分析及输出重定义 |
| 4.4.1 原始输出的零动态分析 |
| 4.4.2 输出重定义下的新零动态 |
| 4.5 基于最优有界逆的IID计算 |
| 4.6 欠驱动RLV控制器设计 |
| 4.6.1 面向控制模型 |
| 4.6.2 抗饱和鲁棒反步控制器设计 |
| 4.7 仿真验证 |
| 4.7.1 阶跃指令跟踪 |
| 4.7.2 时变指令跟踪 |
| 4.8 小结 |
| 第5章 带有不确定参数的垂直起降飞行器精确跟踪控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 不确定非最小相位系统精确跟踪控制 |
| 5.3.1 基于经验回放的参数辨识 |
| 5.3.2 基于最优有界逆的IID计算 |
| 5.3.3 分段IID更新策略 |
| 5.4 带有不确定参数的VTOL精确跟踪控制 |
| 5.4.1 VTOL模型 |
| 5.4.2 零动态分析 |
| 5.4.3 参数辨识 |
| 5.4.4 IID计算 |
| 5.5 仿真验证 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 通用跟踪控制器及其在高超声速飞行器中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 从PID到通用跟踪控制器 |
| 6.2.1 从PID到 PITC |
| 6.2.2 高积分增益的特点 |
| 6.2.3 从PITC到 AFTC |
| 6.2.4 动态平衡的概念 |
| 6.2.5 UTC框架 |
| 6.3 仿真验证 |
| 6.3.1 小车摆的例子 |
| 6.3.2 高超声速飞行器的例子 |
| 6.4 非最小相位系统的UTC设计 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要研究成果 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、非最小相位系统的终端滑模控制（论文参考文献）
- [1]考虑模型不确定和关节电机动态的柔性机械手滑模控制[J]. 王春峰. 机床与液压, 2022(01)
- [2]柔性机械臂的振动测量和控制研究进展综述[J]. 邱志成. 信息与控制, 2021(02)
- [3]基于干扰和状态估计的多刚体系统鲁棒跟踪控制研究[D]. 张新昱. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]终端滑模控制在机载光电载荷中的应用研究[D]. 车鑫. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(04)
- [5]压电驱动系统的位置/接触力精密跟踪控制方法研究[D]. 冯朝. 武汉大学, 2020
- [6]高速欠驱动UUV的三维空间轨迹跟踪控制方法[D]. 汪慢. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [7]不确定系统的鲁棒控制方法研究及其在电力系统中的应用[D]. 田震. 上海交通大学, 2019
- [8]高超声速飞行器轨迹跟踪控制与性能优化方法研究[D]. 王雨潇. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]柔性机械臂滑模控制系统非线性动力特性分析[D]. 徐沁园. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [10]具有非最小相位特性的新型飞行器控制方法研究[D]. 叶林奇. 天津大学, 2019(06)