研究背景
近年来,预设时间控制因其设定的收敛时间不依赖于系统初始条件和设计参数而受到了广泛关注。由于收敛速率是评估系统性能最重要的因素之一,对于受时间约束的系统,比如紧急制动、导弹拦截、航空对接等,预设时间控制显得格外重要。预设时间控制的实施通常借助于无穷时变增益技术,其中,控制增益会随着时间趋向于用户自定义的终端时刻而发散到无穷。然而,任何被放大的干扰/噪声可能会使控制器在施行过程中面临数值问题,使得基于无穷增益技术的预设时间控制方法有些受限。同时,基于无穷增益技术的预设时间方法通常只适用于预设时间内存在的控制系统,对于存在于无穷区域的控制系统不太适用。另外,在实际应用过程中,外部干扰和非匹配的系统模型不确定性因素是不可避免的,同时,确保这类系统的高精度以及高速度收敛,并不是一件容易的事情。因此,研究该类系统的高精度与快速收敛控制问题,是非常有意义的。
简言之,现存的预设时间控制的工作中,主要存在三方面的问题:1)预设时间控制的实用性;2)增益的普适性和抵抗非匹配不确定性因素的能力;以及3)超过设定时间后的运算能力。这些问题的并存使得预设时间跟踪控制的实现并非易事。
成果介绍
重庆大学宋永端教授团队提出了一种不涉及无穷时变增益的预设时间控制方案,从而为复杂动态环境下非匹配非消失不确定性并存的严格反馈系统提供了一种实用的全局预设时间跟踪控制解决方案。所提方案通过有界时变增益避免了控制器执行过程中的数值问题,从而使预设时间控制变得实用,同时连通了预设时间控制及其可执行版本。与基于控制切换的方法不同,我们的方法加入了软化单元,避免了无穷控制增益在切换点的控制不连续性问题,以确保控制作用的连续性。进一步,可在任意初始状态下启动系统,并允许系统在整个时间区间内运行。研究成果发表于IEEE/CAA
Journal of Automatica Sinica2024年第十一卷第一期:D. Luo, Y. Wang, and
Y
近年来,预设时间控制因其设定的收敛时间不依赖于系统初始条件和设计参数而受到了广泛关注。由于收敛速率是评估系统性能最重要的因素之一,对于受时间约束的系统,比如紧急制动、导弹拦截、航空对接等,预设时间控制显得格外重要。预设时间控制的实施通常借助于无穷时变增益技术,其中,控制增益会随着时间趋向于用户自定义的终端时刻而发散到无穷。然而,任何被放大的干扰/噪声可能会使控制器在施行过程中面临数值问题,使得基于无穷增益技术的预设时间控制方法有些受限。同时,基于无穷增益技术的预设时间方法通常只适用于预设时间内存在的控制系统,对于存在于无穷区域的控制系统不太适用。另外,在实际应用过程中,外部干扰和非匹配的系统模型不确定性因素是不可避免的,同时,确保这类系统的高精度以及高速度收敛,并不是一件容易的事情。因此,研究该类系统的高精度与快速收敛控制问题,是非常有意义的。
简言之,现存的预设时间控制的工作中,主要存在三方面的问题:1)预设时间控制的实用性;2)增益的普适性和抵抗非匹配不确定性因素的能力;以及3)超过设定时间后的运算能力。这些问题的并存使得预设时间跟踪控制的实现并非易事。
成果介绍
