Nonlinear Control of a Quadrotor UAV Using Backstepping-Based Sliding Mode Technique
本文提出了一种基于反步方法的滑模控制器，用于解决四旋翼无人机的非线性控制问题，通过状态空间表示和仿真验证提升了轨迹跟踪性能。
2025-11-20 cs.SY eess.SY
From PID to ADRC and back: expressing error-based active disturbance rejection control schemes as standard industrial 1DOF and 2DOF controllers
本文建立PI/PID与ADRC之间的等价条件，提出从PI/PID到基于误差的ADRC及从一自由度到二自由度ADRC的转换流程，使ADRC方案能以标准工业控制器形式表达，并通过时频域测试和FPGA在环仿真验证其有效性与兼容性。
2023-05-26 cs.SY eess.SY
Design Optimal Backstepping Controller for Quadrotor Based on Lyapunov Theory for Disturbances Environments
本文针对扰动环境下的十字型四旋翼飞行器，提出基于Lyapunov理论和LaSalle原理的非线性反步控制器，并通过MATLAB仿真与传统PID对比，验证了其在轨迹跟踪中的稳定性和有效性。
2025-03-10 cs.SY eess.SY
Robust Backstepping Control of a Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle Under Colored Noises
针对四旋翼在有色噪声环境下的高度与姿态控制问题，本文基于 MATLAB 非线性模型设计鲁棒反步控制器，并通过多类噪声仿真验证其超调最小、调节时间最短。
2025-01-07 cs.SY eess.SY
Safe Control Synthesis for Multicopter via Control Barrier Function Backstepping
本文针对多旋翼飞行器提出一种基于控制屏障函数的安全反步控制器，通过动力学重构处理混合相对阶与非严格反馈形式问题，将控制输入转化为带仿射不等式约束的二次规划求解，可同时满足角速度、推力方向、速度和位置等多层级安全约束。
2023-08-08 cs.SY eess.SY
Safe Backstepping with Control Barrier Functions
复杂的控制系统通常以分层的方式描述，表示为高阶系统，其中输入出现在积分器链之后。虽然控制障碍函数（CBF）已被证明是非线性系统的安全关键控制器设计的强大工具，但它们应用于高阶系统增加了控制器综合过程的复杂性--它需要动态扩展CBF以包括高阶项，从而以复杂的方式修改安全集。我们提出了另一种方法来解决安全的高阶系统通过控制障碍函数Backstepping。从李雅普诺夫反推方法的启发，我们提供了一个建设性的框架，从一个顶级的动态安全规范和控制器设计合成安全关键控制器和CBF高阶系统。此外，我们集成了所提出的方法与李雅普诺夫反推，允许的稳定性和安全性的任务，单独表示，但共同实现。我们证明了这种方法在模拟的有效性。
2022-04-01 cs.SY eess.SY
Agile Missile Controller Based on Adaptive Nonlinear Backstepping Control
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
针对敏捷导弹大迎角机动中的强非线性和气动不确定性，提出一种结合时滞自适应方案的反步控制纵向自动驾驶仪。
2014-01-20 cs.SY eess.SY
Backup Control Barrier Function Synthesis using Sum-of-Squares Reachability
University of Michigan（密歇根大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工大学）
该研究针对输入受限非线性系统，提出基于有限时间域平方和反向可达性的备份控制障碍函数综合方法，生成更优备份配对以扩大安全集，提升bCBF框架的安全认证能力。
2026-08-31 cs.SY eess.SY
Leveraging PID Gain Selection Towards Adaptive Backstepping Control for a Class of Second-Order Systems
在这项工作中，我们建立了一个方便的自适应反推控制律和一个标准的比例积分微分（PID）控制器的一类二阶系统之间的相似性。提取的相似性提供了一个更深入的理解，从性能的角度来看，通过一个直观的方法来选择其抽象的控制器增益，在其传统的稳定性的角度。这种相似性分析为研究人员使用成熟的PID整定方法来预测基于李雅普诺夫稳定性的控制器的性能打开了大门。同时，所得到的配方揭示了如何相应的PID控制律可以连接到李雅普诺夫稳定性理论。
2021-07-22 cs.SY eess.SY
Dynamic backstepping control for pure-feedback nonlinear systems
Computational Aerodynamics Institution, China Aerodynamics Research and Development Center（计算空气动力研究所，中国空气动力研究与发展中心）
本文提出动态反步方法用于设计纯反馈非线性系统的控制器，通过在递归步骤中将虚拟控制作为状态，解决传统反步方法中隐式非线性代数方程求解问题，实现统一渐近稳定性。
2017-06-27 cs.SY eess.SY
Uncertainty Estimators for Robust Backup Control Barrier Functions
California Institute of Technology（加州理工学院）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Cleveland State University（克利夫兰州立大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；The Aerospace Corporation（美国航空航天公司）
该研究将备份控制障碍函数与不确定性估计器结合，提出UE-bCBF方法，可保障安全关键控制系统的安全性、鲁棒性与输入约束。
2026-09-01 cs.SY eess.SY
Mitigating Stop-and-Go Traffic Congestion with Operator Learning
本文提出神经算子学习框架，利用反步控制器设计边界控制以缓解高速路走走停停拥堵，实现约300倍加速且仅1%误差，优于PI和PINN控制器，鲁棒性经真实数据验证。
2024-11-07 cs.SY eess.SY
MPC Controller Tuning using Bayesian Optimization Techniques
我们提出了一个贝叶斯优化（BO）框架调整模型预测控制器（MPC）的中央供暖，通风和空调（HVAC）工厂。这种方法将MPC的闭环性能与其整定参数之间的函数关系视为黑箱。该方法的动机是观察到通过试错法评估MPC的闭环性能是耗时的（例如，每个闭环仿真可以涉及解决数千个优化问题）。所提出的BO框架旨在通过策略性地探索和利用调优参数的空间来快速识别最优调优参数。BO框架的有效性证明了使用MPC控制器的中央HVAC工厂使用现实的数据。在这里，BO框架调整了热存储罐的回退条款，以最大限度地减少长达一年的闭环成本。仿真结果表明，BO可以找到最佳的退避条款进行13年之久的模拟，这显着减少了计算负担的一个天真的网格搜索。我们还发现，与BO获得的回退条款降低了闭环成本。
2021-04-11 cs.SY eess.SY
Distributed Adaptive Backstepping Control for Vehicular Platoons with Mismatched Disturbances Using Vector String Lyapunov Functions
本文利用分布式自适应反推方法研究了具有非匹配干扰的编队控制问题。主要挑战是：（1）保持控制器的组合性和分布式特性，以及（2）确保控制器相对于一般类型的干扰的鲁棒性。为了解决这些问题，我们首先提出了一个新的概念，我们命名为“向量弦李雅普诺夫函数“，它的存在意味着l2弱弦稳定性。这个概念是基于向量李雅普诺夫函数为基础的稳定性分析，这取决于输入状态的比较系统的稳定性。利用这一概念，我们提出了一个自适应反推控制器的队列，这样的组合性和分布式的控制器的性质可以确保，而内部稳定性和字符串稳定的闭环系统的形式保证。最后，仿真例子说明了所提出的控制算法的有效性。特别是，我们提供的仿真结果比较我们提出的控制算法与最近提出的控制算法从文献中，两种类型的信息流拓扑结构和干扰。
2022-11-29 cs.SY eess.SY
A Nonlinear Controller for Parallel DC-DC Converters with ZIP Load and Constrained Output Voltage
本文提出一种基于障碍函数的自适应反步非线性控制器，用于带未知ZIP负载的并联DC-DC变换器，实现大信号下的电压调节与功率共享，并确保输出电压约束在负载突变时不被违反。
2025-02-28 cs.SY eess.SY
Human Physical Interaction based on UAV Cooperative Payload Transportation System using Adaptive Backstepping and FNTSMC
本文针对双四旋翼无人机协同载荷运输系统，提出结合自适应反步位置控制与快速非奇异终端滑模姿态控制的非线性控制策略，并通过导纳控制实现人机物理交互，以提升系统稳定性与操作响应性。
2025-03-13 cs.SY eess.SY
Braking within Barriers: Constructive Safety-Critical Control for Input-Constrained Vehicles via the Backup Set Method
本文提出基于备用集方法的安全关键控制框架，在输入约束下合成制动控制器，防止车辆在非对称路面制动时打滑并最小化停车距离，通过反馈线性化和李雅普诺夫方程构造备用集-控制器对，并在四轮模型上验证。
2025-10-17 cs.SY eess.SY
Memory Augmented Neural Network Adaptive Controller for Strict Feedback Nonlinear Systems
在这项工作中，我们考虑了严格反馈非线性系统的自适应非线性控制问题，其中决定系统动态的函数是完全未知的。我们假设系统的函数$g_i$ s的某些上界是已知的。控制设计的目标是设计一个自适应控制器，可以适应未知函数的变化，甚至是突然的。针对严格反馈非线性系统的控制问题，提出了一种新的反演记忆增强神经网络（MANN）自适应控制方法。在这里，每个神经网络，在反推神经网络自适应控制器，增加了一个外部的工作记忆。NN可以将相关信息写入其工作记忆，然后检索它们以修改其输出，从而为它提供有效利用过去学习信息的能力，并提高其学习速度。我们提出了一个具体的设计，这个外部存储器接口，并表明，所提出的控制设计实现了闭环系统的有界稳定。我们还提供了大量的数值证据表明，建议的记忆增强提高了学习速度的显着保证金。
2020-03-06 cs.SY eess.SY
An assisting Model Predictive Controller approach to Control over the Cloud
Lund University（隆德大学）；Ericsson Research（爱立信研究）
本文提出了一种具有渐进退化的计算卸载策略，用于在云上执行模型预测控制，通过模拟复杂物理系统在高频下的控制，展示如何利用边缘计算在保持计算负担低的同时改进系统。
2019-05-15 cs.SY eess.SY
Safe whole-body backstepping control for quadcopter path-following
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)（米纳斯吉拉斯联邦大学）；NUAR Systems LTDA（NUAR系统有限公司）
该研究提出结合反步方法与高阶控制障碍函数（HOCBF）的安全全身控制策略，用于四旋翼无人机路径跟踪，可保证避障与路径收敛，经仿真和Crazyflie平台实验验证。
2026-08-19 cs.SY eess.SY
A Safe Control Architecture Based on Robust Model Predictive Control for Autonomous Driving
提出了一种用于安全决策的鲁棒安全控制体系结构。被控系统是一个存在有界干扰的车辆。RSCA由两部分组成：Supervisor MPC和Controller MPC。管理器和控制器都是管MPC（TMPC）。Supervisor MPC为操作控制器提供安全证书，并在每个步骤中提供备用控制输入。在预测到操作控制器的不安全动作之后，控制器MPC接管系统。在本文中，提出了一种方法的终端集的计算，这是强大的对道路曲率的变化，并迫使车辆达到一个安全的参考。此外，本文还提供了两个重要的证明。首先，示出了备用控制输入安全地应用于系统以将车辆引导到安全状态。其次，证明了RSCA的递归可行性。通过对避障场景的仿真，验证了所提方法的有效性。
2022-06-20 cs.SY eess.SY
Safety-Critical Control with Bounded Inputs: A Closed-Form Solution for Backup Control Barrier Functions
Mechanical and Civil Engineering, California Institute of Technology（机械与土木工程系，加州理工学院）；Mechanical Engineering, Wichita State University（机械工程系，威斯康星州立大学）
针对输入有界系统的安全控制难题，本文提出一种在标称控制器与备份控制器间最优插值的闭式解方法，保证安全且满足输入界限，并在双积分器和固定翼飞机上验证有效性。
2025-10-06 cs.RO cs.SY eess.SY
Safe Drone Flight with Time-Varying Backup Controllers
California Institute of Technology（加州理工学院）
小型飞行器的重量、空间和功率的限制常常阻碍了现代控制技术的应用，而没有显著的模型简化。此外，高速敏捷的行为，如在无人机比赛中展示的，使这些简化的模型对于安全关键控制来说太不可靠。在这项工作中，我们引入了随时间变化的备份控制器（TBCs）的概念：用户指定的机动与备份控制器相结合，生成参考轨迹，保证安全的非线性系统。与传统的备用控制器相比，TBC减少了保守性，可以直接应用于多代理协调以保证安全。从理论上讲，我们提供的条件下，TBCs严格减少保守性，描述如何切换几个TBC的，并显示如何嵌入TBCs在多代理设置。在实验中，我们验证了TBCs安全地增加操作自由度时，过滤飞行员的行动，并表现出鲁棒性和计算效率时，适用于分散的安全过滤的两个四旋翼。
2022-07-11 cs.RO cs.SY eess.SY
Lyapunov-based Nonlinear Model Predictive Control for Attitude Trajectory Tracking of Unmanned Aerial Vehicles
针对无人机（UAV）的姿态控制问题，提出了一种新的基于李雅普诺夫（Lyapunov）的非线性模型预测控制器（LNMPC）。基于二次型代价函数，综合无人机动力学和系统约束，设计了控制器。一个额外的收缩约束，然后引入，以确保闭环系统的稳定性。该约束是通过一个李雅普诺夫函数来自滑模控制器（SMC）。最后证明了LNMPC的可行性和稳定性。仿真和比较结果表明，所提出的控制器保证了系统的稳定性，并优于其他国家的最先进的非线性控制器，如反推控制器（BSC）和SMC。此外，所提出的控制器可以集成到现有的无人机模型在凉亭模拟器进行软件在环测试。仿真结果表明，LNMPC控制器的控制效果优于无人机内置PID控制器，验证了所提方法的有效性和适用性。
2022-10-28 cs.SY eess.SY
Optimal Energy Shaping Control for a Backdrivable Hip Exoskeleton
University of Michigan（密歇根大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
外骨骼中广泛使用的任务相关控制器跟踪预定义的轨迹，其过度约束具有残余自主移动性的个体的自主运动。另一方面，能量整形通过改变闭环中人体的动态特性来提供任务不变的辅助。虽然人体外骨骼系统通常使用欧拉-拉格朗日方程建模，但在我们以前的工作中，我们将系统建模为端口受控哈密顿系统，并使用基于互连阻尼分配无源性的控制为膝踝外骨骼设计了任务不变控制器。在本文中，我们扩展了这个框架，设计一个控制器的backdrivable髋关节外骨骼，以协助多个任务。选择一组包含运动学信息的基函数并优化相应的系数，使得控制器能够为不同的日常活动提供符合人体标准的力矩。两名身体健全的受试者的人体实验证明了控制器在不同任务中减少肌肉努力的能力。
2023-03-25 cs.RO cs.SY eess.SY
Design of robust controller applied for series elastic actuators in controlling humanoid's joint
串联弹性作动器在生物机电领域的应用已取得了许多成功，但其稳定性问题仍然存在。本文提出了一种鲁棒控制器，以克服以往研究的不足。首先，建立了一个同时考虑了仿人UXA-90的SEA和髋关节的数学模型。其次，利用所提出的控制器的参考输入，这是从所需的髋关节的角度在一个步行周期。然后，基于反推的滑模力控制方法，以确保精确的运动的机器人的连杆，以及满足整个系统的鲁棒性的要求，这是具有重要意义的人形机器人的步行任务。最后，通过仿真验证了所提出的控制器的性能和有效性。
2021-07-19 cs.SY eess.SY
A Learning-Based Framework for Safe Human-Robot Collaboration with Multiple Backup Control Barrier Functions
California Institute of Technology（加州理工学院）；Wichita State University（威奇托州立大学）
针对复杂环境下机器人安全控制受执行器限制、单备份控制障碍函数保守性强的问题，提出基于LSTM分类器的多备份控制器切换框架，在保障安全的同时兼顾驾驶员意图，并在双轨机器人避障场景中验证了有效性。
2024-03-07 cs.RO cs.SY eess.SY
Using dynamic extensions for the backstepping control of hyperbolic systems
本文针对一般异向双曲型PDE系统的边界控制问题，引入动态扩展方法设计动态状态反馈控制器，通过均匀化传输速度、反步变换实现静态反馈，达成闭环系统通用动态特性与输入-输出解耦，并可迁移至PDE-ODE系统。
2024-11-28 cs.SY eess.SY
Safe and Efficient Switching Mechanism Design for Uncertified Linear Controller
对于参数未知的线性随机动力系统，人们一直致力于学习最优控制器，但由于噪声的影响，学习到的控制器往往是不确定的，可能会使系统不稳定。为了解决这种潜在的不稳定性，我们提出了一个“即插即用”的修改，以未认证的控制器回落到一个已知的稳定控制器时，规范的未认证和回落控制输入之间的差异超过一定的阈值。结果表明，该切换策略是安全有效的，即：1）即使原控制器失稳，系统的线性二次型代价始终有界; 2）在原控制器稳定的情况下，切换引起的性能损失对高斯噪声超指数收敛于$0$，而对一般重尾噪声多项式收敛.最后，我们通过田纳西伊士曼过程的数值模拟证明了所提出的切换策略的有效性。
2022-10-26 cs.SY eess.SY math.OC
A Contraction Theory Approach for Analysis of Performance Recovery in Dynamic Surface Control
Indian Institute of Technology, Delhi（印度德里理工学院）
本文基于收缩理论设计新型扰动观测器动态表面控制器，通过设计参数获得稳态误差界，验证了在滤波参数范围内动态表面控制能恢复回步控制性能，并推导了最大界限及扰动下的稳定性界。
2015-10-31 cs.SY eess.SY
A Retrofitting-based Supplementary Controller Design for Enhancing Damping Performance of Wind Power Systems
Tokyo Institute of Technology（东京工业大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本文提出一种新的补充电控技术，通过在风力发电场双馈感应发电机处设计额外控制器，以抵消风电侧流向电网侧的功率流对整体电力系统动态的影响，提升系统阻尼性能。
2017-02-22 cs.SY eess.SY
Design and Implementation of a Fuzzy Adaptive Controller for Time-Varying Formation Leader-Follower Configuration of Nonholonomic Mobile Robots
University of Tehran（德黑兰大学）
研究了基于轨迹跟踪控制策略的非完整移动机器人时变主从编队控制问题。在时变编队中，每个跟随器的相对方位和距离是可变参数，因此，即使不改变领导机器人的线速度和角速度，跟随器也可以执行各种复杂的行为。在建立时变主从编队运动学模型的基础上，采用反推控制方法保持编队结构不变。利用李雅普诺夫定理研究了编队的全局稳定性。此外，所设计的非线性控制器的缺点是在初始阶段输入指令过大。针对此问题，提出了一种模糊自适应算法来改进反演控制器，并保证了所得到的模糊自适应反演控制器的全局稳定性。在主从编队的运动学模型和控制器设计过程中考虑相对距离和方位的变化率，使得编队在动态和杂波环境中更实用，并且能够定义跟随者的复杂行为，并且提供碰撞和障碍物避免而无需在不同的控制策略之间切换。最后，所提出的运动学模型和设计的控制器的性能进行了研究，通过仿真和实验研究。
2022-05-23 cs.RO cs.SY eess.SY
Safety Filtering with an Infinite Number of Constraints
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文扩展了控制屏障函数理论以处理无限约束，探讨了正向不变性的必要条件、控制器的正则性及备份CBF的局限性。
2026-04-16 cs.SY eess.SY
An Advanced Two-Stage Grid Connected PV System: A Fractional-Order Controller
提出了一种基于分数阶控制器的光伏并网发电系统控制器。单相两级并网光伏发电机（PVG）被用来测试FO控制器的性能。所提出的控制器的主要目标是：（1）调节PVG的输出电压在一个点，其中最大功率被提请。(2)恒定直流链路电压控制。(3)逆变器输出端的功率因数控制（PFC），具有低总谐波失真（THD）。为了解决第一个问题，一个非线性控制方法称为分数阶反推控制（FOBSC）被用来调节PVG的输出电压。使用称为扰动和观察（P & O）的最大功率点跟踪（MPPT）技术来生成适合于跟踪PVG的最大功率生成的参考电压。产生的基准电压用于使用FOBSC调节PVG的输出电压。直流侧电压波动问题采用基于FO的PI控制器来解决。最后一个目标是实现使用FOBSC，以获得最大的电网功率因数。利用李雅普诺夫候选函数验证了系统的稳定性。为了测试所提出的控制器的性能，它是比较传统的整数阶（IO）控制器。结果表明，系统的THD和效率有显着改善。与IO控制器相比，该控制器在PVG发电容量的100%、80%和70%时，THD分别降低了0.94%、1.43%和1.86%。注意到在FO控制器的情况下，对于系统的100%、80%和70%的动态功率的系统的总效率更好。
2020-04-29 cs.SY eess.SY
Switching Controller Synthesis for Delay Hybrid Systems under Perturbations
时滞在现代混杂系统中普遍存在，它同时表现出连续和离散的动力学行为。由于信号的传递、转换和被控对象的性质等原因，在混杂系统的连续演化过程中，或者在不同控制模式之间的离散切换过程中，都会出现时滞，使得系统的演化不仅依赖于当前状态，而且依赖于系统的执行历史。本文提出了一种新的混杂系统模型，称为\emph{delay hybrid automata}，以捕捉具有上述两种时滞的系统的动态特性。此外，基于此模型，我们研究了鲁棒切换控制器的综合问题，使受控时滞系统能够满足指定的安全性能，而不管扰动。最后，提出了一种新的方法来综合切换控制器的基础上计算的微分不变量的连续发展和向后可达集的离散时滞跳跃。最后，我们实现了我们的方法的原型工具，并在一些案例研究中进行了演示。
2021-03-22 cs.SY eess.SY
Backpressure Control with Estimated Queue Lengths for Urban Network Traffic
背压（BP）控制最初用于通信网络中的分组路由。自从它第一次应用于网络流量控制，它经历了不同的修改，使其适合于交通问题，有希望的结果。这些BP变体中的大多数都是基于对整个网络中的交通状况的完全了解的假设，特别是队列长度（更准确地说，是交通量）。然而，它已被公认，准确的队列长度信息在信号交叉口是永远无法获得，除非在完全连接的环境。尽管互联汽车技术发展迅速，但我们离现实世界中的完全互联环境还很远。本文测试了BP控制的有效性时，不完全或不完善的交通条件的知识。我们结合BP控制与速度/密度场估计模块适合于部分连接的环境。我们将建议的系统作为BP估计队列长度（BP-EQ）。我们测试了BP-EQ对不同联网车辆渗透水平的鲁棒性，并将BP-EQ与原始BP（即，假设准确了解交通状况）、真实世界的自适应信号控制器以及使用具有现场校准数据的微观交通仿真的优化固定定时控制。我们的研究结果表明，与连接的车辆渗透率低至10%，BP-EQ可以优于自适应控制器和固定定时控制器的平均延迟，吞吐量和最大停止队列长度在高需求的情况下。
2020-11-18 cs.SY eess.SY
Output-Constrained Controller with Fuzzy-Tuned Parameters for Overhead Cranes
School of Control Science and Engineering, Shandong University（山东大学控制科学与工程学院）；Shandong Inspur Science Research Institute Co., Ltd.（山东浪潮科学研究院有限公司）
本文提出一种基于扭矩抖动输出限制的模糊调参控制器，用于抑制起重机摆动并实现精确定位，通过复合信号和反推法设计控制器并证明其稳定性。
2025-12-03 cs.SY eess.SY
Backstepping Design for Incremental Stability of Stochastic Hamiltonian Systems with Jumps
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出随机控制系统的增量稳定性概念，通过反步控制设计使具有跳跃的随机哈密顿系统增量稳定，并通过弹簧摆系统验证有效性。
2017-05-05 cs.SY eess.SY math.OC
Checks and Balances: A Low-complexity High-gain Uplink Power Controller for CoMP
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Huawei Technologies Co.（华为技术有限公司）
本文提出了一种名为Checks and Balances的低复杂度高增益上行链路功率控制方案，通过检查用户接收信号强度及其对邻近基站的干扰并进行平衡，实现高效吞吐量增益，无需升级物理层硬件或额外通信资源。
2016-10-26 cs.SY eess.SY
Robust Adaptive Backup Control Barrier Functions
Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Wichita State University（威奇托州立大学）
针对含参数不确定性的非线性控制仿射系统，提出鲁棒自适应备份控制障碍函数。用按元素认证的自适应估计器估计未知参数，计算备份流并收紧安全条件，还用基于对偶性的重新表述处理驱动矩阵不确定性，证明该方法能保证系统在相关情况下的安全性。
2026-11-10 cs.SY eess.SY
Output Feedback Control of Inhomogeneous Parabolic PDEs with Point Actuation and Point Measurement using SOS and Semi-Separable Kernels
Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；Grenoble Image Parole Signal Automatique Lab., Université Joseph Fourier/Centre National de la Recherche Scientifique（格勒诺布尔图像语音信号自动实验室，约瑟夫·傅立叶大学/法国国家科学研究中心）；School of Engineering of Matter, Transport and Energy at Arizona State University（亚利桑那州立大学物质、运输与能源工程学院）
本文利用SOS和SDP方法设计了一类一维抛物型偏微分方程的输出反馈控制器，通过SOS寻找正二次Lyapunov函数、控制器和观测器，证明在系统可控可观时，高次多项式度数下可找到基于观测器的控制器。
2015-04-03 cs.SY eess.SY
DiffLoop: Tuning PID controllers by differentiating through the feedback loop
Princeton University（普林斯顿大学）
由于大多数工业控制应用使用PID控制器，PID整定和抗饱和措施是重要的问题。本文研究了通过反算和自动微分工具调整PID控制器的反馈增益。特别是，我们偶尔使用一个代价函数来生成梯度，并执行梯度下降，以提高控制器的性能。我们提供了一个理论框架来分析这种非凸优化，并建立了反算和干扰反馈策略之间的关系。我们包括数值实验线性系统与致动器饱和，以显示这种方法的有效性。
2022-07-03 cs.LG cs.SY eess.SY
Unified Virtual Oscillator Control for Grid-Forming and Grid-Following Converters
提出了一种统一的虚拟振荡器控制器（uVOC），它使一个统一的分析，设计和实施框架，为电网形成（GFM）和电网跟踪（GFL）的电压源变换器（VSC）。基于振荡器的GFM控制器，如可调度虚拟振荡器控制（dVOC），提供了严格的分析框架与增强的同步，但缺乏有效的故障处理能力，这严重限制了实际应用。所提出的uVOC便于与任意低电网电压和快速过流限制同步;这使得有效的故障穿越不同于现有的GFM控制器，其通常在故障期间切换到备用控制器。采用uVOC的GFM操作在并网和孤岛模式下实现，两者之间无缝过渡。在GFL变换器中，双向功率流控制和DC总线电压调节通过uVOC实现。GFL或GFM运行不需要锁相环（PLL），从而避免了弱电网应用中与PLL相关的同步问题。详细的小信号模型GFM和GFL操作已经开发和系统的控制器参数的设计准则。在交直流混合微电网中通过硬件实验验证了该控制器的有效性。
2020-07-12 cs.SY eess.SY
A Robust Sensorless Controller-Observer Strategy for PMSMs with Unknown Resistance and Mechanical Model
在这项工作中，我们提出了一种混合的永磁同步电机无传感器策略，结合转矩/电流控制器和观测器的位置，速度，磁链和定子电阻。所提出的协同设计的动机是需要一个适当的信号注入技术，以保证完整的状态可观测性。在观测器设计中既没有使用典型的恒定或缓慢变化的速度假设，也没有使用先验的机械模型信息。相反，转子速度被建模为具有恒定（未知）符号和一致非零幅度的未知输入扰动。与所提出的架构，它表明，转矩跟踪和信号注入任务可以实现和渐近解耦。由于这些特点，我们把这种策略称为一个无传感器的机器人观察员没有机械模型。采用梯度下降电阻/反电动势估计，结合单位圆形式主义来描述转子的位置，我们严格证明区域实际渐近稳定的整体结构，与域的吸引力，可以任意大，不包括一个低维流形。该设计的有效性进一步验证了数值仿真，与无人机螺旋桨控制的一个具有挑战性的应用。
2020-02-05 cs.SY eess.SY
Neural Operators for Boundary Stabilization of Stop-and-go Traffic
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
针对交通流PDE边界控制设计耗时长、专业要求高的问题，提出两种神经算子学习方案实现交通启停波镇定，经仿真验证其性能优于PI控制器且计算速度更快，可简化控制设计流程。
2023-12-16 cs.LG cs.SY eess.SY
Voltage stabilization in DC microgrids: an approach based on line-independent plug-and-play controllers
Università degli Studi di Pavia（帕维亚大学）；United Technologies Research Center Ireland（联合技术研究院爱尔兰）；Automatic Control Laboratory, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院自动控制实验室）
本文提出一种分布式控制架构，允许以插拔方式设计每个DGU的主控制器，无需更新邻近控制器参数，通过LMI问题实现本地控制设计，确保微电网稳定性。
2017-04-24 cs.SY eess.SY
Cyber-Secure Teleoperation With Encrypted Four-Channel Bilateral Control
本研究开发一个加密的四通道双边控制系统，使姿态同步和力反馈的领导者和追随者的机器人手臂。加密的双向控制系统传送加密的信号，并且使用同态加密来利用加密的控制参数进行操作。我们创建两个轴的机器人手臂，并确定他们获得一个非线性模型，包括一个线性系统和一个非线性干扰。设计了干扰观测器、反力观测器和比例微分控制器，构建了网络化机器人操作系统。在构建的双边控制系统中的控制器使用控制器加密技术在专用计算机上安全地实现。实验结果表明，所开发的双边控制系统可以方便的加密通信和控制器，同步的姿态，并反馈反作用力。通过实验验证，加密的四通道双向控制系统能够继承原始（未加密）双向控制系统的控制性能。
2023-02-27 cs.SY eess.SY
Geometric Backstepping Control of Omnidirectional Tiltrotors Incorporating Servo-Rotor Dynamics for Robustness against Sudden Disturbances
Department of Aerospace Engineering, Seoul National University (SNU)（航空航天工程系，首尔国立大学）；Robotics Institute, Carnegie Mellon University（机器人研究所，卡内基梅隆大学）；Department of Mechanical Science and Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（机械科学与工程系，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出了一种结合伺服旋翼动力学的几何反推控制器，用于提高 omnidirectional 多旋翼在突发干扰下的鲁棒性和跟踪性能。
2026-02-20 cs.RO cs.SY eess.SY
Simultaneous state estimation and control for nonlinear systems subject to bounded disturbances
Instituto de Investigacion en Senales, Sistemas e Inteligencia Computacional, sinc(i),UNL-CONICET（信号、系统与智能计算研究所，sinc(i)，国立圣达菲大学-国家科学研究委员会）
本文提出一种移动时域方法，通过同时估计状态和计算控制输入来解决有界扰动下非线性系统的输出反馈控制问题，并建立了窗口长度与闭环稳定性的联系，仿真验证了其有效性。
2026-09-25 cs.SY eess.SY
Traffic Congestion Control for ARZ Model with an Arbitrarily Large Input Delay
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文针对存在任意大输入延迟的ARZ交通模型，提出基于反步的延迟补偿边界控制器，通过特征区域核函数构造等技术完成镇定，仿真验证了其有效性。
2026-09-04 cs.SY eess.SY
Use of Power Flow Controllers to Enhance Transmission Network Utilisation on the Irish Transmission Network
爱尔兰和北爱尔兰电力系统正处于从传统发电向可再生发电快速过渡的时期，需要连接到主干输电系统的大需求站点迅速增加。作为爱尔兰和北爱尔兰的输电系统运营商，EirGrid和SONI的作用是运营、维护和发展输电网络。EirGrid确保新输电项目的开发能够平衡技术、经济、社区和其他利益相关者的考虑。这导致对规划方案进行更详细的评估，以最大限度地利用现有网络，其中可能包括但不限于主要通过现有电路的热或电压提升来提升现有输电系统的容量。提高网络利用率的另一种方法是战略性地部署潮流控制设备，以减轻系统过载并最大化网络传输容量。EirGrid开发了一个新的网格开发策略，特别强调识别有助于解决网络问题的技术。本文介绍了一种潮流控制器（PFC）的应用，以减轻系统问题的研究结果。
2019-11-15 cs.SY eess.SY
Locally optimal controllers and globally inverse optimal controllers
Université Lyon 1（里昂第一大学）；CNRS, UMR 5007, LAGEP（法国国家科学研究中心，UMR 5007，LAGEP）；GIPSA-lab（GIPSA实验室）
本文研究了具有预设局部行为的全局渐近稳定问题，通过控制Lyapunov函数方法，并展示局部控制律基于LQ方法时的最优问题特性，应用于反步和前馈系统及轨道转移问题。
2015-02-11 cs.SY eess.SY math.OC
Structured Deep Neural Network-Based Backstepping Trajectory Tracking Control for Lagrangian Systems
School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University（上海大学机电工程与自动化学院）；School of Future Technology, Shanghai University（上海大学未来技术学院）
针对深度神经网络控制器的黑箱特性难以保证闭环稳定性的问题，提出基于结构化DNN的拉格朗日系统反步轨迹跟踪控制方法，可保证稳定性、给出误差显式上界，未知模型下结合改进LNN仍有效，经仿真验证。
2024-09-12 cs.LG cs.RO cs.SY
Control of an Unmanned Surface Vehicle with Uncertain Displacement and Drag
Florida Atlantic University（佛罗里达大西洋大学）
本文研究了在位移和阻力不确定时无人水面舰艇的控制问题，采用低层控制器进行实验测试，通过系统辨识确定水动力系数，并验证了改进的反步控制器在处理变量质量和阻力时的有效性。
2017-02-17 cs.RO cs.SY eess.SY
