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Enhancing prescribed-time trajectory tracking control for a stratospheric airship with prescribed performance 被引量:1
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作者 Liran SUN Kangwen SUN +2 位作者 Xiao GUO Jiace YUAN Ming ZHU 《Chinese Journal of Aeronautics》 2025年第7期557-571,共15页
This paper studies the tracking control problem for stratospheric airships with userspecified performance.Dealing with the infinite gain phenomenon in the prescribed-time stability,a new stability criterion with bound... This paper studies the tracking control problem for stratospheric airships with userspecified performance.Dealing with the infinite gain phenomenon in the prescribed-time stability,a new stability criterion with bounded gain is proposed by using a new time-varying scaling function.Moreover,a same-side performance function and a novel barrier Lyapunov function are incorporated into the control algorithm,which can compress the feasible domain of tracking error to minimize the overshoot and solve the difficult in tracking error not converging to zero simultaneously.The proposed scheme guarantees the airship capable of operating autonomously with satisfactory transient performance and tracking accuracy,where the performance parameters can be designed artificially and link to the physical process directly.Finally,the effectiveness of the proposed control scheme is verified by theoretical analysis and numerical simulation. 展开更多
关键词 prescribed-time control prescribed performance Trajectory tracking Barrier Lyapunov function Stratospheric airship
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Trajectory tracking guidance of interceptor via prescribed performance integral sliding mode with neural network disturbance observer 被引量:1
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作者 Wenxue Chen Yudong Hu +1 位作者 Changsheng Gao Ruoming An 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期412-429,共18页
This paper investigates interception missiles’trajectory tracking guidance problem under wind field and external disturbances in the boost phase.Indeed,the velocity control in such trajectory tracking guidance system... This paper investigates interception missiles’trajectory tracking guidance problem under wind field and external disturbances in the boost phase.Indeed,the velocity control in such trajectory tracking guidance systems of missiles is challenging.As our contribution,the velocity control channel is designed to deal with the intractable velocity problem and improve tracking accuracy.The global prescribed performance function,which guarantees the tracking error within the set range and the global convergence of the tracking guidance system,is first proposed based on the traditional PPF.Then,a tracking guidance strategy is derived using the integral sliding mode control techniques to make the sliding manifold and tracking errors converge to zero and avoid singularities.Meanwhile,an improved switching control law is introduced into the designed tracking guidance algorithm to deal with the chattering problem.A back propagation neural network(BPNN)extended state observer(BPNNESO)is employed in the inner loop to identify disturbances.The obtained results indicate that the proposed tracking guidance approach achieves the trajectory tracking guidance objective without and with disturbances and outperforms the existing tracking guidance schemes with the lowest tracking errors,convergence times,and overshoots. 展开更多
关键词 BP network neural Integral sliding mode control(ISMC) Missile defense prescribed performance function(PPF) State observer Tracking guidance system
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Robust output regulation problem with prescribed performance for nonlinear strict feedback systems
3
作者 ZHU Haichao LAN Weiyao 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2023年第4期1033-1041,共9页
This paper investigates the problem of robust output regulation control with prospected transient property for strict feedback systems.By employing the internal model principle,the robust output regulation problem wit... This paper investigates the problem of robust output regulation control with prospected transient property for strict feedback systems.By employing the internal model principle,the robust output regulation problem with a prospected property can be transformed to a robust stabilization problem with a new output constraint.Then,by constructing the speed function and adopting barrier Lyapunov function technique,the dynamic feedback controller can be designed not only to drive error output of the closed-loop system entering into a prescribed performance bound within a given finite time,but also to achieve that the error output converges to zero asymptotically.The effectiveness of the results is illustrated by a simulation example. 展开更多
关键词 robust output regulation nonlinear system prescribed performance bound speed function finite time
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Distributed performance constraint control for heterogeneous multiagent systems with dynamic event-triggered mechanism
4
作者 Hongzhen GUO Mou CHEN Peng ZHANG 《Chinese Journal of Aeronautics》 2025年第3期124-133,共10页
In this paper, distributed event-triggered performance constraint control is proposed for Heterogeneous Multiagent Systems (HMASs) including quadrotor unmanned aerial vehicles and unmanned ground vehicles in the prese... In this paper, distributed event-triggered performance constraint control is proposed for Heterogeneous Multiagent Systems (HMASs) including quadrotor unmanned aerial vehicles and unmanned ground vehicles in the presence of unknown external disturbances. To tackle the problem of different dynamic characteristics and facilitate the controller design, the virtual variable is introduced in the z axis of the nonlinear model of unmanned ground vehicles. By using this approach, a universal model is established for the HMAS. Moreover, a distributed disturbance observer is established to cope with the adverse influence of the external disturbances. Then, an Appointed-Time Prescribed Performance Function (ATPPF) is designed to restrict the tracking error in the predefined regions. On this basis, the distributed performance constraint controller is proposed for the HMAS based on the ATPPF and the distributed disturbance observer. Furthermore, the improved event-triggered mechanism is proposed with a dynamic threshold, which depends on the distance between the tracking error and the boundary of the ATPPF. Finally, the effectiveness of the proposed control method is verified by the comparative experiments on an HMAS. 展开更多
关键词 Heterogeneous multiagent systems Quadrotor unmanned aerial vehicles Unmanned ground vehicles Distributed disturbance observer Appoin ted-timne prescribed performance function Event-triggered mechanism
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Adaptive Uniform Performance Control of Strict-Feedback Nonlinear Systems With Time-Varying Control Gain 被引量:2
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作者 Kai Zhao Changyun Wen +1 位作者 Yongduan Song Frank L.Lewis 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2023年第2期451-461,共11页
In this paper,we present a novel adaptive performance control approach for strict-feedback nonparametric systems with unknown time-varying control coefficients,which mainly includes the following steps.Firstly,by intr... In this paper,we present a novel adaptive performance control approach for strict-feedback nonparametric systems with unknown time-varying control coefficients,which mainly includes the following steps.Firstly,by introducing several key transformation functions and selecting the initial value of the time-varying scaling function,the symmetric prescribed performance with global and semi-global properties can be handled uniformly,without the need for control re-design.Secondly,to handle the problem of unknown time-varying control coefficient with an unknown sign,we propose an enhanced Nussbaum function(ENF)bearing some unique properties and characteristics,with which the complex stability analysis based on specific Nussbaum functions as commonly used is no longer required.Thirdly,by utilizing the core-function information technique,the nonparametric uncertainties in the system are gracefully handled so that no approximator is required.Furthermore,simulation results verify the effectiveness and benefits of the approach. 展开更多
关键词 Adaptive control enhanced Nussbaum function(ENF) strict-feedback systems unified prescribed performance
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带有定量超调约束的吸引预设性能控制方法
6
作者 张天琦 李新凯 +1 位作者 孟月 张宏立 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2026年第1期65-76,共12页
为完善非线性系统预设性能跟踪控制过程中约束冲突问题的处理机制,并对系统施加更精细的约束,本文提出了一种基于新型可变障碍函数的性能约束控制方法。首先,对非线性系统约束控制中因初始状态不确定和期望轨迹突变导致的约束冲突问题... 为完善非线性系统预设性能跟踪控制过程中约束冲突问题的处理机制,并对系统施加更精细的约束,本文提出了一种基于新型可变障碍函数的性能约束控制方法。首先,对非线性系统约束控制中因初始状态不确定和期望轨迹突变导致的约束冲突问题进行分析,提出了一种新的非对称可变障碍函数构型。该构型为系统引入了吸引函数,能够统一处理约束冲突过程中的约束解除和约束恢复两个阶段,并能够丰富预设性能边界的设置形式,使得约束控制策略更加简单和完善。其次,基于设计的新型非对称可变障碍函数构型,设计一组新型L型预设性能边界函数。该组性能边界函数本身具有约束力,能够对系统输出的超调量施加定量约束,从而更精细地约束系统的行为。最后,对系统误差的有界性和前向不变性进行了证明,并基于Lyapunov函数稳定性理论证明所有闭环信号的一致最终有界性。选取四旋翼无人机系统进行数值仿真和实验对比,数值仿真和实验结果验证了所提方案的有效性和优越性。本文设计的吸引预设性能方法,能够在给系统施加定量超调约束的同时,解决约束过程中产生的约束冲突问题。 展开更多
关键词 自适应控制 可变障碍函数 超调约束 约束冲突 预设性能控制
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四旋翼无人机指定时间预设性能姿态跟踪控制
7
作者 王雪娇 陈明 盖玉林 《电光与控制》 北大核心 2026年第1期37-43,共7页
针对四旋翼无人机在复杂环境下的姿态跟踪控制问题,提出了一种结合指定时间预设性能函数和指令滤波技术的高精度控制策略。首先,通过引入指定时间预设性能函数和调节函数,实现了对系统瞬态和稳态性能的无关初始条件的精确控制,确保了系... 针对四旋翼无人机在复杂环境下的姿态跟踪控制问题,提出了一种结合指定时间预设性能函数和指令滤波技术的高精度控制策略。首先,通过引入指定时间预设性能函数和调节函数,实现了对系统瞬态和稳态性能的无关初始条件的精确控制,确保了系统在指定时间内达到期望的性能指标;其次,利用指令滤波技术有效降低了高频噪声对系统的影响,避免了“微分爆炸”问题,显著增强了系统的抗干扰能力和稳定性;最后,数值仿真验证了所提策略的有效性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 姿态跟踪控制 指定时间预设性能函数 指令滤波
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A Prescribed Performance Adaptive Control for Hysteresis Hammerstein System
8
作者 GAO Xuehui ZHAO Wei +2 位作者 WANG Shubo WANG Minlin REN Xuemei 《Journal of Systems Science & Complexity》 SCIE EI CSCD 2019年第4期1039-1052,共14页
A prescribed performance adaptive control(PPAC)is proposed for Hammerstein system where nonlinearity is described by backlash-like hysteresis.In order to simplify the controller design as well as guarantee the precisi... A prescribed performance adaptive control(PPAC)is proposed for Hammerstein system where nonlinearity is described by backlash-like hysteresis.In order to simplify the controller design as well as guarantee the precision of the controlled system,the tracking error is transformed into performance error by two steps.The first step is to transform the tracking error into scalar error,but it magnifies the tracking error decreasing the accuracy of the controlled system.Therefore,a new S(z)is proposed for prescribed performance function(PPF)and the second step is transforming the scalar error into performance error by the proposed PPF,which guarantees the scalar error converges to a prescribed bound to improve the control accuracy.Finally,Lambert W function is introduced for the Lyapunov function candidate to guarantee the closed-loop system bounded and the tracking error converged.Simulations demonstrate the effectiveness of the proposed approaches. 展开更多
关键词 HAMMERSTEIN HYSTERESIS Lambert W function prescribed performance
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Improved Model Predictive Control with Prescribed Performance for Aggregated Thermostatically Controlled Loads
9
作者 Yang Yu Li Quan +3 位作者 Zengqiang Mi Jianbin Lu Shengqiang Chang Yubao Yuan 《Journal of Modern Power Systems and Clean Energy》 SCIE EI CSCD 2022年第2期430-439,共10页
Aggregate thermostatically controlled loads(AT-CLs)are a suitable candidate for power imbalance on demand side to smooth the power fluctuation of renewable energy.A new control scheme based on an improved bilinear agg... Aggregate thermostatically controlled loads(AT-CLs)are a suitable candidate for power imbalance on demand side to smooth the power fluctuation of renewable energy.A new control scheme based on an improved bilinear aggregate model of ATCLs is investigated to suppress power imbalance.Firstly,the original bilinear aggregate model of ATCLs is extended by the second-order equivalent thermal parameter model to optimize accumulative error over a long time scale.Then,to ensure the control performance of tracking error,an improved model predictive control algorithm is proposed by integrating the Lyapunov function with the error transformation,and theoretical stability of the proposed control algorithm is proven.Finally,the simulation results demonstrate that the accuracy of the improved bilinear aggregate model is enhanced;the proposed control algorithm has faster convergence speed and better tracking accuracy in contrast with the Lyapunov function-based model predictive control without the prescribed performance. 展开更多
关键词 Lyapunov function model predictive control power tracking prescribed performance thermostatically controlled load
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无人飞行器集群自主控制:预设性能驱动的安全编队控制 被引量:1
10
作者 方浩 赵欣悦 陈杰 《自动化学报》 北大核心 2025年第5期931-941,共11页
针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,... 针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,基于控制障碍函数描述无人机的安全状态集合并建立二次规划问题,利用Karush-Kuhn-Tucker条件得到最小干预安全控制器的闭式解.最后,利用安全控制的闭式解构造辅助系统,实现性能函数的自适应更新.理论分析表明,该算法能够在编队跟踪与安全性冲突条件下确保系统安全,在不发生冲突时实现性能约束下的编队跟踪.仿真结果验证了提出算法的有效性. 展开更多
关键词 多无人机编队跟踪 安全控制 预设性能控制 控制障碍函数 辅助系统
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不同性能约束的永磁直线电机变增益超螺旋控制
11
作者 殷春武 易佩 赵紫兰 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第6期126-132,共7页
针对固定增益会导致初始控制输入较大和传统滑模控制存在抖振等问题,对存在参数摄动和外部干扰的永磁直线电机(PMLM)系统,设计了一种变增益超螺旋预设性能控制器,使PMLM的位置跟踪误差按照预设性能收敛。采用误差转换策略将受性能约束... 针对固定增益会导致初始控制输入较大和传统滑模控制存在抖振等问题,对存在参数摄动和外部干扰的永磁直线电机(PMLM)系统,设计了一种变增益超螺旋预设性能控制器,使PMLM的位置跟踪误差按照预设性能收敛。采用误差转换策略将受性能约束函数约束的跟踪误差变量转化为无约束变量,利用极限学习机在线估计由参数摄动和外部干扰构成的复合干扰,为不确定性PMLM系统设计了一种增益可自适应调整的超螺旋有限时间控制算法,理论证明了闭环系统的有限时间稳定性。6种不同预设性能约束函数下的数值仿真,验证了所设计算法的有效性。结果表明,变增益超螺旋控制器能有效降低初始控制力矩和综合能耗,避免控制器的抖振现象;不同的预设性能约束函数会导致PMLM的位置跟踪精度、收敛时间和综合能耗存在差异。 展开更多
关键词 永磁直线电机 预设性能控制 预设性能约束函数 超螺旋控制
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机械臂角度/角速度收敛性能预设的固定时间控制
12
作者 殷春武 徐琳 刘国浩 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第2期119-126,共8页
针对具有非线性特性和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出一种角度和角速度跟踪误差瞬态性能可预设、系统状态变量上界可预估的固定时间反演自适应控制方法。首先,构建跟踪误差与性能约束函数的比值变量,并基于该比值变量构建Lyapu... 针对具有非线性特性和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出一种角度和角速度跟踪误差瞬态性能可预设、系统状态变量上界可预估的固定时间反演自适应控制方法。首先,构建跟踪误差与性能约束函数的比值变量,并基于该比值变量构建Lyapunov函数,避免非线性约束向无约束变量的转换,简化控制器结构;其次,设计自适应律在线估计系统的不确定项,给出一种固定时间收敛的控制器,使得角度/角速度跟踪误差按照预先设定的性能函数收敛,在加快误差收敛速度的同时保证了轨迹跟踪精度和瞬态性能;然后,Lyapunov理论证明了闭环系统的跟踪误差在固定时间内收敛,且固定收敛时间上界与初始状态无关,并给出预估角度/角速度和控制输入上界的计算方法;最后,数值仿真验证二自由度机械臂轨迹跟踪控制问题。结果表明,所提出的控制器可保证机械臂的角度/角速度跟踪误差按照预设性能函数约束,在固定时间内收敛,具有良好的瞬态性能和跟踪精度。 展开更多
关键词 机械臂 预设性能函数 固定时间控制 反演控制 自适应控制
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基于可变障碍函数和强化学习的预设性能最优安全跟踪控制
13
作者 李小华 刘莹 邹嵩楠 《控制与决策》 北大核心 2025年第3期803-812,共10页
研究一类具有未知初始跟踪条件的非线性系统预设性能最优安全跟踪控制问题.首先,开发一个基于可变障碍函数的性能约束控制设计的新方法,并基于已有的安全边界保护法(SBPM)提出一个新的安全边界自调整规律(SBSAL),使其不仅可以处理实际... 研究一类具有未知初始跟踪条件的非线性系统预设性能最优安全跟踪控制问题.首先,开发一个基于可变障碍函数的性能约束控制设计的新方法,并基于已有的安全边界保护法(SBPM)提出一个新的安全边界自调整规律(SBSAL),使其不仅可以处理实际输出约束发生突变的情况,而且还可以解决突变解除后系统输出不能快速准确跟踪原期望轨迹的问题,使得安全跟踪控制策略更为完善.然后,采用演员-评论家神经网络(ACNNs)强化学习(RL)算法优化系统的控制输入,减少控制的能量消耗.所设计预设性能最优安全跟踪控制器可保证系统在初始跟踪条件未知情况下的安全跟踪控制,且系统输出具有预设有限时间控制性能.最后,通过仿真验证所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 最优跟踪控制 强化学习 安全跟踪 预设性能控制 可变障碍函数 输出约束
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考虑预设性能约束的飞行器自适应神经网络姿态控制器
14
作者 王伟 刘佳琪 +2 位作者 林时尧 朱泽军 纪毅 《兵工学报》 北大核心 2025年第S1期131-142,共12页
针对存在模型不确定性的高速飞行器刚体动力学,考虑执行机构故障情况下的姿态预设性能控制问题,提出了一种基于自适应故障失效估计策略和有限时间预设性能控制的姿态控制器。采用动态有限时间预设性能控制和时变障碍Lyapunov控制技术,... 针对存在模型不确定性的高速飞行器刚体动力学,考虑执行机构故障情况下的姿态预设性能控制问题,提出了一种基于自适应故障失效估计策略和有限时间预设性能控制的姿态控制器。采用动态有限时间预设性能控制和时变障碍Lyapunov控制技术,保证了姿态跟踪误差的瞬态性能及稳态的有限时间收敛;同时,采用径向基函数自适应神经网络对模型不确定性进行估计。引入指令滤波器,避免了对复杂虚拟控制量的直接求导。通过设计自适应算法,对模型逼近误差、外部扰动以及滤波器估计误差的上界进行估计和补偿。针对执行机构的故障失效问题,设计了自适应复合容错控制策略,有效补偿了执行机构失效的影响。基于Lyapunov理论,验证了闭环系统的半全局一致有界性。通过数值仿真实验,验证了所设计姿态控制器的有效性。 展开更多
关键词 高速飞行器姿态控制 预设性能 时变障碍Lyapunov 模型不确定性 自适应神经网络 容错控制
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基于改进型障碍Lyapunov函数的非线性内联系统输出调节
15
作者 索旭东 宋文浩 +1 位作者 许清婷 孙伟杰 《山东科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期112-120,共9页
基于内模控制、自适应控制和改进型障碍Lyapunov函数,研究了一类非线性内联系统的预设性能鲁棒输出调节问题。首先,通过内模控制原理和坐标变换,将非线性内联系统的预设性能鲁棒输出调节问题,转化为增广系统的预设性能镇定问题。然后,... 基于内模控制、自适应控制和改进型障碍Lyapunov函数,研究了一类非线性内联系统的预设性能鲁棒输出调节问题。首先,通过内模控制原理和坐标变换,将非线性内联系统的预设性能鲁棒输出调节问题,转化为增广系统的预设性能镇定问题。然后,针对增广系统,结合自适应控制方法与改进型障碍Lyapunov函数,设计反馈控制器解决该增广系统的预设性能镇定问题。最后,通过MATLAB仿真,验证了算法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 输出调节 预设性能 障碍Lyapunov函数 非线性内联系统 自适应控制
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带不对称约束的轮式机器人固定时间控制
16
作者 古宜翔 王梓安 +2 位作者 李嘉豪 唐睿智 张春良 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期28-38,共11页
针对一类轮式移动机器人系统存在不对称状态约束、通信资源有限等问题,提出一种固定时间自适应预设性能跟踪控制方法。建立轮式机器人系统模型,并构建了相应的轨迹跟踪误差模型。引入预设性能函数,并进一步构造了非线性转换函数,将误差... 针对一类轮式移动机器人系统存在不对称状态约束、通信资源有限等问题,提出一种固定时间自适应预设性能跟踪控制方法。建立轮式机器人系统模型,并构建了相应的轨迹跟踪误差模型。引入预设性能函数,并进一步构造了非线性转换函数,将误差限制在预定收敛范围内,从而提高系统收敛性能,使其具备良好的暂态和稳态特性。然后,基于反步法推导,建立了不对称障碍李雅普诺夫函数并设计相应固定时间控制律,保证跟踪误差在给定时间内收敛。在此基础上,在控制器-执行器通信通道中引入具有相对阈值的事件触发机制,在确保控制性能的前提下,有效节省了通信资源,缓解通信压力。所提控制策略能够确保受控机器人在执行任务时,目标机器人始终处于可视范围内,且不会与目标机器人发生碰撞。最后,通过仿真验证了该控制方法的有效性。 展开更多
关键词 轮式机器人 不对称约束 事件触发机制 固定时间控制 预设性能函数
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考虑输入饱和的机械臂灵活预设性能时延控制
17
作者 刘宗刚 焦提操 +3 位作者 杨彦光 曹晨光 李存贺 邢雪宁 《工程科学学报》 北大核心 2025年第12期2566-2577,共12页
针对机械臂存在多种不确定性以及预设性能函数选择不当影响机械臂轨迹跟踪性能的问题,提出了一种考虑输入饱和的机械臂灵活预设性能时延控制策略.首先,在单调管预设性能函数的基础上引入与输入饱和误差相关的非负修改信号,基于此设计灵... 针对机械臂存在多种不确定性以及预设性能函数选择不当影响机械臂轨迹跟踪性能的问题,提出了一种考虑输入饱和的机械臂灵活预设性能时延控制策略.首先,在单调管预设性能函数的基础上引入与输入饱和误差相关的非负修改信号,基于此设计灵活预设性能函数对跟踪误差进行约束.当输入饱和发生时,性能函数边界自适应增加,而未发生输入饱和时可以恢复到原始性能函数边界.其次,采用时延控制方法和自适应RBF神经网络估计补偿机械臂模型不确定性和外部扰动.基于转换误差并结合动态面技术,提出考虑输入饱和的灵活预设性能时延控制器.基于李雅普诺夫稳定性理论,证明了机械臂输出能够跟踪参考信号,并且跟踪误差满足灵活预设性能函数的约束.最后,通过仿真对比验证了所提控制策略的有效性与优势. 展开更多
关键词 机械臂 灵活预设性能函数 时延控制 预设性能控制 输入饱和 RBF神经网络
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基于高阶固定时间观测器的高超变体飞行器预设性能控制
18
作者 李毅恒 夏群利 王明凯 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第5期1627-1637,共11页
针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题,设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先,建立高超声速变体飞行器动力学模型,考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次... 针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题,设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先,建立高超声速变体飞行器动力学模型,考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次,通过对观测器扰动估计项的微分扩展设计高阶固定时间扰动观测器以提高对综合扰动量的估计精度。考虑系统状态约束设计预设有限时间函数对系统跟踪误差进行约束。基于障碍李雅普诺夫函数和预设有限时间收敛理论,通过反步法设计控制器使得输出状态的跟踪误差在预设时间内收敛到原点邻域。同时,为避免对虚拟控制律连续微分导致“计算爆炸”问题,将内环时变扰动与虚拟控制律的微分视为内环综合扰动,以高阶固定时间扰动观测器的扰动估计输出作为控制律的补偿项。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环控制系统的收敛性与稳定性。最后,通过对比仿真实验证明所提方法具有收敛速度快、跟踪精度高、鲁棒性强等特点。 展开更多
关键词 高超声速变体飞行器 高阶固定时间扰动观测器 预设有限时间函数 预设性能 抗饱和辅助函数
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基于双积分鲁棒的多自由度液压机械臂预设性能控制 被引量:1
19
作者 郑玉艳 米君杰 沈刚 《液压与气动》 北大核心 2025年第6期102-111,共10页
多自由度液压机械臂存在关节耦合特性强、动力学模型误差大等突出问题,导致控制性能易降级。为实现高精度位姿控制,提出了一种双积分鲁棒预设性能控制器,基于预设性能函数得到转换误差信号,同时限制误差收敛的速率与范围,结合反步法设... 多自由度液压机械臂存在关节耦合特性强、动力学模型误差大等突出问题,导致控制性能易降级。为实现高精度位姿控制,提出了一种双积分鲁棒预设性能控制器,基于预设性能函数得到转换误差信号,同时限制误差收敛的速率与范围,结合反步法设计双积分鲁棒控制器,使匹配与不匹配不确定性得到抑制,提升系统鲁棒性。结合Lyapunov稳定性理论证明系统是半全局稳定的,且所有信号均有界。结果表明,该控制策略显著提升了多自由度液压机械臂关节跟踪精度与误差收敛速率,充分验证了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 液压机械臂 积分鲁棒控制 预设性能函数 电液伺服系统
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恶意网络攻击下基于事件采样的欠驱动船舶自适应神经网络自动靠泊控制
20
作者 李纯 祝贵兵 张强 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第6期284-293,共10页
[目的]针对具有内外不确定性以及遭受虚假数据注入(FDI)攻击的欠驱动船舶靠泊控制系统,研究一种基于网络资源的自适应靠泊控制策略,以提高系统的鲁棒性和控制精度。[方法]首先,利用微分同胚变换建立欠驱动船舶在FDI攻击下的等价运动模型... [目的]针对具有内外不确定性以及遭受虚假数据注入(FDI)攻击的欠驱动船舶靠泊控制系统,研究一种基于网络资源的自适应靠泊控制策略,以提高系统的鲁棒性和控制精度。[方法]首先,利用微分同胚变换建立欠驱动船舶在FDI攻击下的等价运动模型,解决船舶欠驱动特性带来的设计难题。其次,基于事件触发控制(ETC)思想,在传感器-控制器(S-C)通道引入非周期性事件采样机制(ESM),以船舶靠泊位置和速度误差为触发条件,采样船舶动态信息,减少网络通信负担并抑制攻击信号进入闭环系统。进一步地,基于预设性能控制(PPC)方法引入新的误差变换,解决船舶偏航角和速度约束问题,提升靠泊精度和稳定性。此外,结合径向基函数(RBF)神经网络和单参数学习法,将动态不确定性和未知时变扰动以线性参数化形式表示,简化工程计算,并在反步法框架下设计自适应神经网络靠泊控制器,以及基于李雅普诺夫稳定性理论分析系统的稳定性。最后,通过Simulink仿真验证所提控制算法的有效性。[结果]结果表明,所提出的靠泊方案能够确保船舶姿态和速度稳定趋近于0,采样次数分布在69~347次之间,显著降低了攻击信号对控制性能的影响,验证了方案的有效性和优越性。[结论]该控制策略形式简单、鲁棒性强、精度高,具有良好的工程适用性,为网络环境下欠驱动船舶的自动靠泊控制提供了新的解决方案。 展开更多
关键词 欠驱动船舶 自动靠泊 事件采样机制 神经网络 预设性能控制 虚假数据注入攻击 自适应控制系统 操纵性
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