非线性时滞系统

摘要： 针对多入多出(multiple input multiple output,MIMO)非线性时滞系统辨识的准确性与实时性问题,提出基于多维泰勒网(multi-dimensional taylor network,MTN)的辨识方案。MTN作为辨识模型,综合利用权剪枝(weight-elimination,WE)算法和共轭梯度(conjugate gradient,CG)算法,即WE-CG算法作为MTN辨识模型的学习算法;WE算法可以有效精简MTN辨识模型结构,从而降低计算复杂度、提高模型实时性能。最后,引入一个数值仿真例子和一个工程实例来验证所提辨识方案的有效性,同时与传统的MTN辨识方案作对比,给出了两者的准确性与复杂度分析,突出所提辨识方案的准确性与实时性。实验结果表明,所提方案能够准确地对MIMO非线性时滞系统进行辨识。同时,相比传统的MTN辨识方案,所提辨识方案结构更精简,具有更低的算法复杂度。

摘要： 研究一类非线性时滞系统的全局预设时间输出反馈控制问题。首先,设计了一类高增益观测器估计系统的不可测状态。其次,为了实现预设时间的收敛性,引入时变增益函数设计输出反馈控制器。借助于Lyapunov-Krasovskii泛函方法,证明闭环系统状态在预设时间内收敛到零点。单摆模型的仿真实验表明:当系统存在传输延迟时,输出反馈控制器能够保证系统的预设时间稳定。

摘要： 针对一类具有不确定输出和不确定非线性项的时滞系统,研究其输出反馈控制问题.在高增益观测器中引入动态增益,并结合缩放变换和backstepping方法,设计自适应输出反馈控制律.通过分析系统稳定性,证明了原系统状态和观测器状态收敛为零且其它闭环信号全局有界.给出的仿真结果证明了控制方案的有效性.

摘要： 民航大型运输机座舱增压系统是一个非线性的时滞系统。针对传统控制方法存在超调量大、调节时间长等问题,提出一种基于改进自适应遗传算法的模糊控制算法。以座舱压力实际值与目标值的差值和压力变化率作为输入,利用模糊控制器推理计算得到执行电机的控制电压,间接实现座舱压力的控制;引入自适应遗传算法,对模糊规则中的输入输出对应关系进行优化,为提高算法的收敛速度,在自适应遗传算法基础上提出一种改进方法,以植入优秀基因的方式诱导部分个体向着适应度值较大的方向快速进化。实验结果表明,优化后的模糊控制算法基本无超调,调节时间缩短了30%,控制过程平稳。

摘要： 民航大型运输机座舱增压系统是一个非线性的时滞系统.针对传统控制方法存在超调量大、调节时间长等问题,提出一种基于改进自适应遗传算法的模糊控制算法.以座舱压力实际值与目标值的差值和压力变化率作为输入,利用模糊控制器推理计算得到执行电机的控制电压,间接实现座舱压力的控制;引入自适应遗传算法,对模糊规则中的输入输出对应关系进行优化,为提高算法的收敛速度,在自适应遗传算法基础上提出一种改进方法,以植入优秀基因的方式诱导部分个体向着适应度值较大的方向快速进化.实验结果表明,优化后的模糊控制算法基本无超调,调节时间缩短了30％,控制过程平稳.

摘要： 由一类积分不等式推导给出一类非线性时滞微分系统Lipschitz稳定性判断准则。

摘要： The problems of stability and control for nonlinear time-delay systems represented by a Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy model are investigated.Firstly,less conservative delay-dependent stability criterion in terms of Linear Matrix Inequalities(LMIs)is obtained by choosing a recently developed free-matrix-based integral inequality. Secondly, com-bined with Finsler lemma,a flexible fuzzy state feedback controller design method is presented under the imperfect prem-ise matching strategy. The design method does not require the fuzzy controller to share the same premise membership functions and the same number of fuzzy rules as the fuzzy model.Finally,two numerical examples are given to show the progressiveness and effectiveness of the presented theories.%研究了基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型描述的非线性时滞系统的稳定性与控制问题.选择一个最近提出的基于自由权矩阵的积分不等式,以线性矩阵不等式(LMIs)形式给出了保守性较小的时滞依赖的稳定性准则.基于前提不匹配策略,结合Finsler引理,提出了更为灵活的模糊状态反馈控制器的设计方法,该方法不要求控制器和系统分享共同的前提隶属函数和规则数目.最后,给出两个仿真算例,证明了所提理论的先进性和有效性.

摘要： In this paper,consider the problem of adaptive Fuzzy Neural Network ( FNN) control for a class of nonaffine pure-feedback systems with unknown time-delay functions and perturbed uncertainties. Dynamic Surface Control ( DSC) technique is used to avoid the“explosion of complexity” problem. To overcome the interference and ensure the robustness, modify the DSC approach by employing sliding mode control. The FNN is directly utilized to approximate unknown functions,and use the Lyapunov-Krasovskii functions,the de-sirable property of hyperbolic tangent functions,and the function separation technique to overcome the problem from unknown time-delay functions. The proposed algorithm just needing a small number of adaptive parameters,can guarantee all the signals in the closed-loop system to be semiglobally uniformly ultimately bounded. The simulation results illustrate that the controller has good real-time and stabili-ty under the case of interference and time-delay.%文中研究的是自适应模糊神经网络( FNN)在一类带有未知延时函数和不确定干扰的非仿射纯反馈系统中的控制问题。首先采用动态表面控制( DSC)技术避免反演设计存在的“微分爆炸”问题，同时为了克服干扰，保证鲁棒性，引入滑模控制来改进DSC方法。然后直接利用模糊神经网络近似未知函数，并利用Lyapunov-KrasovsKii泛函，双曲正切函数的特性以及函数分离技术去克服未知时间延迟函数问题。该算法只需少量的自适应参数，就能保证闭环系统中的所有信号半全局一致最终有界。仿真结果表明，在存在干扰和时滞的情况下，该控制器具有良好的实时性和稳定性。

摘要： A periodic adaptive tracking compensating learning algorithm is proposed for a class of Brunovsky standard nonlinear uncertain systems with time delay and input saturation. By restructuring the system according to signal replace-ment theory and functional transformation with the lowest common cycle, the delay and other time-varying parameters are combined into an auxiliary time-varying parameter. Then a periodic adaptive learning algorithm is designed to es-timate the auxiliary parameter for approximating and compensating the section which exceeds the saturated limit by a compensator. Finally a comprehensive controller is constituted so that the system state can track the bounded expected value and the repeated iterative learning control problem based on periodic system with input saturation is solved. It is proved that the track error is convergent and all the closed-loop signals are bounded by the difference calculation of Lyapunov-Krasovskii composite energy function. The torque control simulation of common coupled nonlinear manipulator further confirms the effectiveness of the algorithm.%针对一类输入饱和不确定Brunovsky 标准型非线性时滞系统，提出一种周期自适应跟踪补偿学习算法。利用信号置换思想重组系统，基于最小公倍周期函数变换，将时滞时变项和不确定项合并为辅助参数，进而设计周期自适应学习律估计该辅助量，并利用饱和补偿器逼近和补偿超出饱和限的部分，由此构成综合控制器，以保证系统状态对有界期望值的跟踪，解决了饱和输入周期系统的重复迭代学习控制问题。最后通过构造Lyapunov-Krasovskii复合能量函数的差分，计算证明了系统跟踪误差的收敛性和闭环信号值的有界性。常见耦合非线性机械臂系统的力矩控制仿真，进一步验证了该算法的有效性。

摘要： 针对一类带有扰动和未知时滞的非线性系统,通过反步方法设计一种鲁棒自适应控制器.提出了一种新的Lyapunov-Krasovskii泛函,补偿了未知时滞项的不确定性.引入一种合适的偶函数,避免了控制器的奇异性问题.通过Lyapunov直接方法,证明了所设计的控制器能保证闭环系统所有信号全局一致最终有界.

摘要： 针对一类非线性时滞系统,研究了该系统基于T-S模糊模型的控制器设计问题。采用线性矩阵不等式LMI的方法,设计一个依赖于时滞的模糊控制器,得到了系统存在模糊控制器的充分条件,利用线性矩阵不等式的解给出模糊控制器的形式。

摘要： 基于观测器方法研究了一类非线性时滞系统的容错控制问题，设计了自适应观测器和自适应容错控制器。首先采用自适应观测器进行实时故障诊断，然后根据在线故障诊断信息，设计自适应容错控制器。利用Lyapunov稳定理论，证明了闭环系统在正常情况和故障情况下均是渐近稳定的。最后，利用飞机模型仿真结果证明了方法的有效性和可行性。

摘要： 本文研究了一类二维Markov 跳跃非线性时滞系统的镇定控制问题。给出Markov 跳跃非线性时滞系统解的存在唯一性的一个充分条件,以及系统依概率全局渐近稳定的判别准则.通过构造适当形式的Lyapunov 函数,采用积分反推方法给出了一类二维Markov 跳跃非线性时滞系统的无记忆状态反馈控制器.证明了在该控制律的作用下,闭环系统平衡点。依概率全局渐近稳定。

摘要： 自动控制系统中存在非线性环节时,往往会给系统带来不利影响,采用常规PID控制效果不理想.本文通过对由e、e′、e″组成的特征空间的分析,针对非线性时滞系统提出了一种基于模糊PID的控制模态集,系统可以根据输出响应来调整到相应的模态,通过仿真研究表明,该方法对非线性时滞过程具有较好的控制效果.

摘要： 模糊控制通常取输出与设定值的误差和误差的变化速率作为控制器的输入量，与经典控制中的状态反馈控制具有一定的内在联系。本文从数学的角度对模糊控制与状态反馈控制本质进行了分析，通过两者的类比，提出了一种基于模糊控制器的线性状态反馈控制器设计方法，并将之用于具有时滞的非线性系统的镇定和对设定信号的跟踪控制。通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii函数，使用backstepping方法证明了所设计的控制器能够使闭环系统的渐近稳定。最后给出一个例子进行了计算及仿真验证，证明了所提出控制算法的有效性。

摘要： 基于T-S模糊模型, 讨论了一类中立型非线性时滞系统的能量-峰值滤波问题。给出了保证滤波误差动态系统随机稳定, 且满足给定L2-L∞噪声抑制水平的充分条件。该条件和滤波器器的优化设计方案最终可用一组线性矩阵不等式(LMI)表示.仿真结果表明了所提方法的有效性和可行性。

摘要： 考虑一类非线性状态时滞系统的干扰解耦问题，本文应用时滞算子及扩展李导数方法，导出实现干扰解耦及输入一输出线性化的充分必要条件，并给出干扰可测和不可测两种反馈控制算法，最后通过算例验证其有效性。

摘要： 利用模糊T-S模型对一类非线性时滞系统进行建模,提出一种新的在线参数估计方法,设计自适应率的估计器用于调整参数,井根据李雅瞢诺夫函数方法综合分析.使得估计模型能够跟踪参考模型,并能保证整个闭环系统的渐近稳定.最后通过仿真验证了该方法有效性.

摘要： 本文针对一类具有扰动和时滞的非线性系统，通过反步设计方法和鲁棒控制，设计了一种鲁棒自适应控制器，并且引入一种合适的偶函数，可以解决控制器的奇异性问题。所设计的控制器能保证闭环系统所有信号是全局一致最终有界的。仿真实例说明了控制器的有效性。

摘要： 本文针对一类具有扰动和时滞的非线性系统，通过反步设计方法和鲁棒控制，设计了一种鲁棒自适应控制器，并且引入一种合适的偶函数，可以解决控制器的奇异性问题。所设计的控制器能保证闭环系统所有信号是全局一致最终有界的。仿真实例说明了控制器的有效性。

摘要： 本发明公开了一种非线性主‑从时延系统的时滞相关有限时间同步控制方法，包括以下步骤：S1.针对时变时延下的n自由度主‑从时延系统设计非线性类P+d有限时间同步控制方法；S2.基于Lyapunov理论建立控制参数与系统允许时延最大值的关系，并证明闭环主‑从时延系统全局渐近稳定；S3.基于齐次理论对主从之间的全局有限时间稳定进行严格证明，给出系统全局有限时间稳定条件。本发明设计方法简单，容易实施，且基于线性矩阵不等式建立的时延最大值与控制器参数的关系，在实际中可通过Matlab根据当前时延最大值很容易求得控制器参数，因此本发明在实际中具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种基于PI的非线性时滞多智能体系统的一致性控制方法，构建一阶非线性时滞多智能体系统各智能体的数学模型；分析多智能体系统中各智能体之间的信息交换关系，使用有向图构建多智能体系统的拓扑结构，确定系统的度矩阵、邻接矩阵和拉普拉斯矩阵；利用智能体自身及其邻居的状态信息，构建PI形式的一致性控制协议，通过矩阵转化将多智能体系统转化为降阶系统；选取PI控制器的参数，进行降阶系统的稳定性控制，实现一阶非线性时滞多智能体系统的一致性。本发明控制协议采用PI形式，有两个参数，控制方式更为灵活，且在实现一致性控制的同时，通过积分项消除了稳态误差。

摘要： 本发明公开了基于观测器的非线性船舶时滞动力定位船鲁棒镇定系统，涉及船舶控制技术领域。包括海洋干扰力、动力定位船、GPS、罗经、信号处理模块、船舶速度观测器、鲁棒镇定控制器、执行信号检测模块、推力分配模块、推进器、响应信号检测模块、时间间隔测量模块、时滞补偿器。本发明的有益效果在于：能够同时考虑船舶系统时滞和海洋干扰问题，使设计的观测器系统更加符合船舶海洋实际运动环境，有效解决了现有方法存在的问题。

摘要： 本发明公开了一种具有冗余时滞通道非线性系统的模糊比例‑积分状态估计方法，该方法用于解决一类冗余时滞通道影响下非线性系统的状态估计问题，具体包括以下步骤：基于Takagi‑Sugeno模糊建模技术的系统状态空间模型建立；考虑时滞现象的冗余通道传输模型建立；基于可获得的测量输出构造模糊比例‑积分滤波器；然后，构造性能指标辅助函数，根据辅助函数通过求解线性矩阵不等式得到滤波器增益的值；最后基于得到的滤波器增益，计算得到模糊比例‑积分滤波器的估计值。本发明结合了模糊状态估计和比例积分状态估计两种技术，估计效果好，且由于关键变量采用求解矩阵不等式的方法，保证了算法的易执行性。

摘要： 本发明公开了一种非线性主‑从时延系统的时滞相关有限时间同步控制方法，包括以下步骤：S1.针对时变时延下的n自由度主‑从时延系统设计非线性类P+d有限时间同步控制方法；S2.基于Lyapunov理论建立控制参数与系统允许时延最大值的关系，并证明闭环主‑从时延系统全局渐近稳定；S3.基于齐次理论对主从之间的全局有限时间稳定进行严格证明，给出系统全局有限时间稳定条件。本发明设计方法简单，容易实施，且基于线性矩阵不等式建立的时延最大值与控制器参数的关系，在实际中可通过Matlab根据当前时延最大值很容易求得控制器参数，因此本发明在实际中具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明属于非线性系统的采样控制技术领域，公开了一种大时滞非线性系统的多率采样控制方法、系统及应用。本发明通过推广加幂积分器方法，在无延迟情况下为每个子系统设计光滑的连续时间虚拟控制器以及相应的Lyapunov函数；通过Lyapunov匹配准则求解能够在采样时刻保持连续控制系统性能的大时滞非线性系统的多率采样控制器；通过离散时间预测器求解系统的预测状态并带入无延迟情况下的大时滞非线性系统的多率采样控制律。本发明在每个采样区间上保持了采样系统和连续系统相同能量衰减速度，在采样周期不变情况下通过增加实际的控制输入提高系统稳定性，有效地增大系统可允许采样周期；离散时间预测器不需要计算系统状态的精确预测值。

摘要： 本发明涉及一种时滞非线性多智能体系统的分布式协同控制方法，包括：建立含时滞的非线性多智能体系统模型并确定一致性目标，建立误差多智能体系统模型，建立带分布式时滞的分布式脉冲控制器；构建脉冲形式的误差系统，在所述脉冲形式的误差系统下使用矩阵测度构建Lyapunov函数；使用Lyapunov函数、比较原理和参数变分法构建比较系统；在此基础上使用参数变分法获得含时滞的非线性多智能体系统达到一致性目标时的充分条件。本发明在充分考虑实际情况的同时节约了资源，简化了对含时滞的非线性多智能体系统的一致性分析过程，可以有效并正确地考虑含时滞的非线性多智能体系统的一致性问题。

摘要： 本发明属于时滞非线性凝固过程系统模糊自适应容错控制领域。本发明针对时滞非线性凝固过程系统的控制问题，公开了一种时滞非线性凝固过程系统模糊自适应容错控制方法。首先，对系统时滞部分进行处理，消除输入时滞的影响；其次，基于固定时间稳定策略和动态面技术对系统采用模糊自适应容错控制方法，消除系统故障影响，以达到提高控制精度的要求。本发明技术方案步骤如下：1)输入参考信号；2)对系统时滞进行处理；3)估计系统未知部分；4)设计固定时间容错控制器；5)输出所需信号。本发明结合了模糊自适应容错控制和固定时间稳定策略，具有良好的处理时滞和故障的能力，可以令输出信号更快速、准确地对参考信号进行逼近，能较好地解决时滞非线性凝固过程系统的跟踪控制问题，可以广泛应用于各种金属冶炼、成型等时滞工业控制领域。

摘要： 本发明公开了一种单边Lipschitz非线性时滞系统的

摘要： 本发明涉及一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法，首先采用径向基神经网络逼近死区非线性时滞系统中的时滞项，形成新的系统表达式；然后利用反推控制法对新的系统表达式进行反推控制，在反推控制的过程中，引入基于正时变积分函数的非线性滤波器，令反推控制法每一步的虚拟控制律通过非线性滤波器，利用所得滤波后的虚拟控制律去设计下一步的反推控制；在反推控制的最后一步进行控制器设计，在控制器设计时，利用自适应律对死区干扰项、神经网络误差项和非线性滤波器的未知项进行在线估计，使系统跟踪误差收敛到零，从而完成控制器设计。本发明能够有效地避免传统反推设计方法带来的“微分爆炸”问题，减少计算负担，还可以消除边界层误差。