基于执行依赖启发式动态规划的船舶减摇鳍在线最优控制

针对船舶线性横摇系统,设计了一种基于执行依赖启发式动态规划（ADHDP）方法的在线学习最优减摇鳍控制器.在设计过程中直接使用输入输出数据获取系统状态值.利用评价网络来逼近针对船舶减摇鳍控制系统设计的性能指标函数,并通过执行网络获得最优控制律,这两个网络都是多层前馈神经网络,即反向传播（BP）神经网络.在训练过程中,这两个神经网络不仅可以使用实时测量数据,也可以减少船舶横摇模型的内部误差和不确定性干扰的影响,从而提高系统的鲁棒性.最后,仿真结果表明所提出的ADHDP控制器对于降低船舶横摇有很好的控制效果.     

带有驱动器冗余的欠驱动船舶的自适应容错控制

在本文中,一种非线性自适应控制容错策略的开发使得具有推力器冗余的欠驱动船舶可以遵循预定的路径行驶,尽管存在未知的系统参数以及由波浪、风和洋流引起的环境干扰.在设计和分析中涉及的技术包括使用反步法、参数投影技术和横向函数.结果表明,本文所提出的控制器,参考路径可以用任意小的跟踪误差进行全局跟踪.仿真结果证明了该控制器的有效性.     

一类具有输入量化和未知扰动的非线性系统的自适应有限时间动态面控制

本文研究了具有量化输入信号和未知扰动的非线性系统的有限时间自适应输出反馈动态面控制问题.在控制设计过程中,利用模糊逻辑系统对系统中的非线性项进行逼近.然后引入一种滞回量化器来避免量化信号中的抖振,并且构造模糊观测器来估计系统中不可测的状态.为了提出一种有限时间控制策略,首先给出了半全局实际有限时间稳定的判据.在此基础上,将动态面控制技术与反步法相结合,设计了自适应模糊控制器.该控制器不仅能保证跟踪误差在有限时间内收敛到原点的一个小邻域,而且可以保证闭环系统中所有信号的有界性.最后通过一个仿真实例验证了该控制方法的有效性和可行性.     

基于数据驱动高阶学习律的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

轮式机器人执行巡逻、播种和工业生产等任务是一个强非线性的间歇过程.针对重复运行的轮式机器人轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于数据驱动的高阶迭代学习控制算法.首先,对轮式移动机器人的模型进行推导设计,并对推导得到的状态空间形式的离散时间模型利用基于状态转移的迭代动态线性化方法,将轮式机器人系统转化为线性输入输出数据模型;其次,设计高阶迭代优化目标函数得到控制律,并利用参数更新律估计线性输入输出数据模型中的未知参数.控制器的设计和分析只使用系统的输入输出数据,不包含任何显式的模型信息.通过采用高阶学习控制方法,在控制律中利用更多之前迭代的控制输入信息,提高了控制性能.最后,仿真结果验证了该方法在轮式机器人轨迹跟踪控制中的有效性.     

基于模糊自整定PID的直升机飞行控制律设计

在经典PID控制律基础上,引入模糊控制的概念设计模糊自整定PID控制律改进无人直升机姿态回路控制器,实现了PID控制器的参数在线自整定,并改善了控制器性能.通过Matlab对闭环系统进行算法仿真,表明模糊自整定PID控制器能够发挥优于传统PID控制器的控制性能.最后对所设计的控制器进行半物理仿真验证,通过对比典型输入指令下经典PID和模糊自整定PID两种控制器的控制效果,验证了模糊自整定PID对系统性能的优化.     

基于采样分布式估计器的多无人艇轨迹跟踪控制

提出了一种级联控制算法解决多无人艇（USVs）系统的分布式轨迹跟踪问题.这种控制算法可以分为两层：第一层是基于采样信息的分布式估计器,主要用于估计领航者的期望轨迹;第二层是每个无人艇的本地控制器,主要是结合滑模控制与神经网络径向基函数,在系统具有欠驱动、参数不确定性和扰动等因素的情况下,使其状态跟踪期望轨迹的本地估计值.为了求解上述跟踪控制问题,基于李雅普诺夫理论与级联系统理论,推导得到了所有无人艇位置状态收敛到期望轨迹的充分条件,并通过仿真结果验证了所提出控制方法的有效性与正确性.     

智能船舶自动舵系统自适应模糊输出反馈控制

针对智能船舶自动舵系统,考虑输入饱和、回转角速度未知和指定性能,提出一种自适应模糊控制算法.本文自适应模糊输出反馈算法采用状态观测器、辅助系统和误差转换系统,模糊逻辑系统用于估计未知非线性函数,状态观测器用于估计未知回转角速度状态,辅助系统和误差转换系统分别用于补偿不匹配控制信号和变换航向角追踪误差.基于Lyapunov方法证明了闭环系统内所有信号是有界的,仿真结果进一步验证了本文算法的有效性.     

基于滑模状态观测器的两自由度磁悬浮球控制

首先分析了磁悬浮球绕组磁力线扭曲特性,构建了含轴向和水平两自由度的磁悬浮球运动模型,采用模型转换,将系统中的匹配性和非匹配性干扰统一重构为匹配性干扰,建立新的系统状态空间方程;其次,针对悬浮气隙中气隙速度与加速度难以获取、干扰实时性观测困难的问题,提出了含干扰重构的气隙速度、加速度滑模观测器,并基于此观测器设计了滑模跟踪控制器;最后搭建含干扰重构的滑模状态观测和跟踪协同控制仿真平台,结果表明所提控制策略在动态响应速度、跟踪误差和抗干扰能力性能方面优于传统PID控制.     

基于饱和约束和时变观测器设计的异构航天器姿态控制策略

针对空间异构环境下易产生非线性和不确定性影响,多个异构航天器进行姿态控制存在执行器输入饱和约束,对有限的资源进行协作调度难度大等问题,提出了异构航天器包含饱和输入和不确定性动态的鲁棒一致性追踪控制策略.在该控制策略中,参考系统的动态权重矩阵被允许是完全未知的,因此现有的方法并没有可行解.通过引入有向生成树假设,一种新的权重平均方法被提出来构造分布式观测器动态.通过综合分布式观测和非线性动态,一类新的鲁棒一致性追踪控制器被设计.仿真结果表明：当同步行为和分布式观测动态能够被同时获得并且达到领导者状态,异构系统的鲁棒一致性问题将被解决.同时,通过利用多个航天器的动态模型,设计了不同性能指标的参数条件,验证和分析了提出方法的有效性.     

基于分数阶模型的磁流变阻尼器振动系统的预测控制

磁流变阻尼器因其可控阻尼的特性可以用于制作优质减振器,近年来,它与各种控制策略的结合设计已在工业振动控制领域得到了广泛的应用.研究表明,分数阶模型对磁流变阻尼器的拟合精度更高.本文使用分数阶模型描述磁流变阻尼器的粘弹特性,并利用Oustaloup近似方法得到易处理的分数阶传递函数近似值,离散化处理后选取输出跟踪输入的二次型性能指标设计了一种新的模型预测控制器.最后,通过仿真实验证明了该分数阶模型预测控制器具有良好的动态性能,验证了方案的可行性与稳定性.     

高阶非线性系统自适应模糊有限时间状态约束控制

针对一类具有状态约束的非严格反馈高阶非线性系统,研究一种自适应模糊有限时间跟踪控制问题.首先,利用模糊逻辑系统逼近不确定性非线性函数,在此基础上,采用障碍Lyapunov函数,解决状态约束问题,通过障碍加幂积分方法和反步递推技术,提出了一种有限时间控制设计方法.在有限时间Lyapunov稳定意义下,严格证明闭环系统半全局实际有限时间稳定且系统的状态不超出给定的约束边界,并实现了有限时间跟踪控制目标.最后,仿真研究进一步验证了所提出控制方法的有效性.     

月尺度降水的客观预测方法研究

从短期气候预测业务的实际出发,提出了一个以单站作为预报量的客观预测模型,分析了利用该模型制作预测产品的目的、实现途径以及流程设计。在气候预测业务中,利用该模型制作气候预测产品,能在实际业务中实现动态优化,方便地更换因子,降低业务工作强度。通过实例,详细说明了利用该模型制作月尺度降水产品的全过程,其中包括标准化预测模型数据文件的结构,动态建模过程及在动态建模过程中输出的各项参数的含义,把动态建模过程中的输出参数用于改进模拟质量,以及如何把试报结果分站Ps评分用于业务决策等。针对月动力延伸预报产品样本较少的情况,文中还进行了交叉预报试验。该模型作为气候预测业务工具,具有使用简单、预测质量稳定的特点。     

电力系统元件非线性微分-代数子系统模型的逆系统控制:一种新算法

针对电力系统元件非线性微分-代数子系统模型,本文提出一种新算法研究其逆系统控制问题.所提出的新算法不需要对控制输出及其高阶导数做复杂的变换,具有更好的应用性.本文的逆系统控制方法主要分为两步：第1步,利用所提出的新算法来判断被控元件的可逆性,若可逆,则基于状态反馈与动态补偿,构造出元件的α阶积分右逆系统,实现复合系统的线性化和解耦;第2步,利用线性控制的理论和方法设计闭环控制器,使得元件被控对象满足期望的性能指标.最后按照本文所提出的方法,研究了多机电力系统的分散非线性汽门控制问题.仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

基于车速依赖静态输出反馈的自主汽车路径跟踪控制

本文设计了一种新的基于静态输出反馈的增益调度控制器,可使自主汽车在车速时变且状态不全可测的情况下,完成路径跟踪并保证车身的横向稳定性.为了描述时变纵向速度对汽车动力学特性的影响,首先建立了一个包含跟踪特性及横向动力学特性的速度依赖多胞体汽车模型,同时,为减少控制器设计保守性,考虑时变参数之间非独立变化关系,采用了梯形多胞体进行描述;然后通过矩阵变换,获得系统性能描述,并基于增益调度控制策略及两步法,设计了满足H_∞性能的速度依赖静态输出反馈控制器,并给出其中参数求取方法,所提方法在实际应用中简单易行;最后在两种不同的典型道路上进行试验验证,仿真结果表明,在车速时变的情况下,所提控制方法可以有效控制自主汽车完成路径跟踪任务.     

灰色动态GM（Gray Model）模型在秋绵雨预测中的应用

本文利用灰色动态(GM)模型．对秋绵雨进行动态建模。根据秋绵雨发生的时间及气候变化特点．分别建立各时段预报模型．实现秋绵雨中长期动态预测．其拟合效果和试报结果较为理想．具有较强的实用性。     

微电网逆变器的自适应滑模控制策略研究

恒功率负载的输入阻抗具有负增量阻抗特性,其与前级电源的相互作用将对微电网系统的稳定运行产生重大影响.因此,研究带有恒功率负载的微电网稳定性具有实际意义.本文提出了一种改进的滑模控制方法,将其用于改善微电网系统的大信号稳定.首先在系统建模中考虑了系统的参数不确定性及外部干扰,使控制具有较好的鲁棒性;其次在滑模控制中引入自适应算法,对总扰动上界进行了估计,提高了控制的准确性;最后通过Matlab／Simulink建立了微电网模型,通过仿真验证了所提出策略的有效性.     

基于鲁棒自适应策略的燃气轮机系统控制器设计

太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的发电系统,具有间歇性发电的特性.因此,具有快速响应、发电效率高的燃气轮机发电系统,能够在可再生能源发电间歇出现时充当替代系统,不仅稳固电网的负荷能力,还有助于推动可再生能源的发展.由于燃气轮机是一个模型包含未知的复杂非线性系统,目前针对转速环节主要采取传统PID控制技术.然而,实际运行中系统工况发生变化时,控制器参数不能随着这些变化做出相应的调整,使得控制效果欠佳,执行器故障的出现也可能导致系统无法正常工作.因而,本文针对单轴燃气轮机的孤岛发电模式,结合燃气轮机系统特性,基于反步法的设计思路,引入不依赖于系统模型的鲁棒自适应控制策略,并加入容错控制和Nussbaum函数构造转速控制器.在控制器设计过程中融合动态面方法,解决高阶系统中反步法引起的计算爆炸问题.最后,通过仿真,验证了控制器的可靠性.     

具有控制器增益随机不确定性的多智能体一致性控制

针对控制器存在随机不确定性的多智能体系统,研究了所有智能体状态达到一致的控制问题.首先,假设智能体连接网络拓扑是无向、固定和连通的,而且每个个体的控制器存在相同的随机不确定性,最终得到了融合随机控制器增益不确定的闭环控制系统模型.应用基于李雅普诺夫稳定性理论、线性矩阵不等式技术和鲁棒控制方法,得到了一种保证误差状态系统渐近稳定的充分条件.进一步通过一系列矩阵变换处理技巧,将状态反馈控制器的存在条件转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题.最后应用计算机仿真验证了该控制器设计结果的有效性.     

模糊PD和模糊PI控制器探讨

为了寻找一种有效的节能方法，本文设计了模糊ＰＤ和模糊ＰＩ控制器，通过对加热系统中暖气片进水阀门的控制，达到建筑物内环境温度的控制，为使控制器输出具有较好的平滑性，文中采用了最大值－乘积法进行模糊推理，并给出了利于实时控制的三维控制查询表。     

基于ＡＴ８９Ｓ５２单片机的照度模糊控制器的设计

采用ＣＡ３１３０光电变换电路和ＡＴ８９Ｓ５２单片机,结合模糊算法以及ＰＷＭ控制方式设计了一种用于工作照明的照度控制器,实现了工作照明照度的精细控制,改善了光环境的舒适度．