A Feedback Linearized Model Predictive Control Strategy for Input-Constrained Self-Driving Cars
Concordia University（康科迪亚大学）
本文针对输入受限自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制问题，提出双模态模型预测控制方案，经Quanser Qcar实验验证，其计算成本低，跟踪性能优于两种替代控制方案。
2026-09-03 cs.SY eess.SY math.OC
An Experimental Comparison of Sliding Mode and Immersion and Invariance Adaptive Controllers forPosition-feedback Tracking of a Simple Mechanical System with Friction
Tecnológico Nacional de México / I.T. de La Laguna（墨西哥国立理工学院拉古纳技术学院）；Tecnológico Nacional de México / I.T. de La Paz（墨西哥国立理工学院拉巴斯技术学院）；Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica / I.T. Autónomo de México（墨西哥自治理工学院电气与电子工程系）
本文通过实验比较了滑模与浸入与不变自适应控制器在简单机械系统摩擦反馈跟踪中的性能差异。
2026-01-18 cs.SY eess.SY
A physics-guided data-driven feedforward tracking controller for systems with unmodeled dynamics -- applied to 3D printing
混合（即，针对具有未建模线性或非线性动态的系统，提出了一种基于物理指导的数据驱动前馈跟踪控制器。该控制器是基于滤波基函数（FBF）的方法，因此它被称为混合FBF控制器。它将系统的前馈控制输入公式化为一组基函数的线性组合，基函数的系数被选择为使跟踪误差最小。使用两个线性模型的组合来过滤基函数以预测并最小化跟踪误差。第一个模型是基于物理的，并且在控制器的执行期间保持不变，而第二个模型是数据驱动的，并且在控制器的执行期间不断更新。为了确保其实用性和安全的学习，建议的混合FBF控制器配备了处理数据采集延迟和检测即将发生的不稳定，由于其固有的数据驱动的反馈回路的能力。通过应用于具有未建模线性和非线性动力学的3D打印机的振动补偿，证明了其有效性。由于所提出的混合FBF控制器，与不包含数据驱动模型的标准FBF控制器相比，在涉及高速打印的实验中，3D打印机的跟踪精度得到了显着提高。此外，混合FBF控制器的检测能力，因此，潜在地避免即将发生的不稳定性证明离线使用从实验中在线收集的数据。
2022-06-23 cs.SY eess.SY
A Novel Four-DOF Lagrangian Approach to Attitude Tracking for Rigid Spacecraft
提出了一种基于单位四元数的刚体航天器姿态跟踪拉格朗日方法，其中航天器的运动方程由四自由度拉格朗日动力学描述，并受单位四元数范数的完整约束.拉格朗日动力学的基本能量守恒属性以及一些额外的有用的属性进行了探讨，使开发基于四元数的姿态跟踪控制器，充分利用了广泛的一类跟踪控制设计的机械系统的基础上能量成形的方法。通过设计控制律，使四维欧氏空间上的跟踪误差收敛到原点，实现了单位球面上期望姿态的全局跟踪。基于四元数的连续控制器的全局指数跟踪的拓扑约束和奇异控制器设计的基础上的任何三个参数的姿态表示，然后避免。使用这种方法，一个完整的状态反馈控制器首先开发，然后几个重要的问题，如四元数测量噪声的鲁棒性，未知的在轨扭矩干扰，惯性矩阵的不确定性，和缺乏角速度测量逐步解决，通过设计一个混合状态反馈控制器，自适应混合状态反馈控制器，自适应混合姿态反馈控制器。每个控制器的全局渐近稳定性。仿真结果说明了理论结果。
2022-02-10 cs.SY eess.SY
Boosting the transient performance of reference tracking controllers with neural networks
Institute of Mechanical Engineering, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院机械工程学院）
本文提出通过神经网络提升参考跟踪控制器的瞬态性能，结合性能提升框架优化通用瞬态成本，并通过机器人系统验证方法的有效性。
2026-02-04 cs.SY eess.SY
Asymptotically Stable Observer-based Controller for Attitude Tracking with Systematic Convergence
本文提出了一种新的基于单位四元数的姿态跟踪控制器（姿态和角速度）具有保证的瞬态和稳态性能。所提出的方法在计算上是便宜的，并且可以基于例如由典型的低成本惯性测量单元（IMU）或磁、角速率和重力（MARG）传感器提供的测量来操作，而无需角速度的知识。首先，在$\mathbb{S}^{3}\times\mathbb{R}^{3}$上设计了一个观测器，保证了闭环误差信号从任意初始条件开始的渐近稳定性。然后，将观测器与所提出的控制器相结合，使得基于观测器的控制器确保闭环误差信号从任何初始条件开始的渐近稳定性。在低采样率下的离散仿真结果表明了该方法的鲁棒性和有效性。关键词：基于观测器的控制器，姿态，估计，控制，MARG，IMU，渐近稳定。
2021-11-21 cs.SY eess.SY
Active Disturbance Rejection Based Robust Trajectory Tracking Controller Design in State Space
University of Wollongong（伍伦贡大学）；Shanghai University of Electric Power（上海电力大学）
本文提出了一种基于活动扰动抵消的态空间鲁棒轨迹跟踪控制器设计方法，能够补偿匹配和不匹配的扰动，通过虚构设计变量（即微分平坦输出）生成鲁棒的状态和控制输入参考，并利用微分平坦性和扰动观测器估计扰动，采用布鲁诺夫斯基标准型和多项式矩阵型方法提出两种不同的鲁棒控制器设计技术，通过双质量弹簧阻尼系统研究鲁棒位置控制问题以验证所提的鲁棒控制器。
2019-03-13 cs.SY eess.SY
Model-free LQR based PID controller for trajectory tracking of 2-DoF helicopter: comparison and experimental results
本文研究了一种基于无模型LQR的PID（i-LQR-PID）控制器在二自由度实验直升机跟踪控制中的性能。在二自由度直升机系统中，控制问题的目的是跟踪期望的俯仰和偏航轴轨迹，尽管干扰的操作条件。除了不可预测的变化之外，二自由度直升机动力学是高度非线性的，在其模型中具有强的交叉耦合，并且是开环不稳定系统。因此，我们提出了一种基于无模型LQR的PID控制策略，以实现更好的轨迹跟踪控制目标。鲁棒性测试实验进行无模型控制的有效性。
2021-03-19 cs.SY eess.SY
Adaptive Neural Network Stochastic-Filter-based Controller for Attitude Tracking with Disturbance Rejection
本文提出了一种基于特殊正交群$SO(3)$李群的实时神经网络随机滤波控制器作为姿态跟踪问题的一种新方法。所介绍的解决方案由两部分组成：滤波器和控制器。首先，提出了一种基于神经网络的自适应随机滤波器，它直接利用机载传感器提供的测量值来估计姿态分量和动态。滤波器设计考虑了姿态动力学固有的测量不确定性，即未知偏差和噪声破坏角速度测量。所提出的基于神经网络的随机滤波器的闭环信号已被证明是半全局一致最终有界的（SGUUB）。其次，提出了一种新的控制律的$SO(3)$耦合所提出的估计器。控制律处理未知扰动。此外，所提出的基于滤波器的控制器的闭环信号已被证明是SGUUB。所提出的方法提供了强大的跟踪性能，通过提供所需的控制信号给定的数据从低成本的惯性测量单元。虽然基于滤波器的控制器是以连续的形式，离散的实现也被提出。此外，所提出的方法的单位四元数的形式。所提出的基于滤波器的控制器的有效性和鲁棒性证明使用其离散形式，并考虑低采样率，高初始化误差，高水平的测量不确定性，和未知的干扰。保留字：神经自适应，估计器，滤波器，观测器，控制系统，轨迹跟踪，李雅普诺夫稳定性，随机微分方程，非线性滤波器，姿态跟踪控制，基于李雅普诺夫的控制器。
2022-06-24 cs.SY eess.SY
Design and Simulation of Vehicle Motion Tracking System using a Youla Controller Output Observation System
本研究首次将Youla控制器输出观测器应用于车辆跟踪估计，仅用3个线性观测器实现全轨迹范围跟踪，通过切换技术保证平滑过渡，仿真验证其在多种驾驶场景下可准确鲁棒地估计车辆运动状态。
2025-06-13 cs.SY eess.SY
An Optimal Polarization Tracking Algorithm for Lithium-Niobate-based Polarization Controllers
本文提出了一种用于三阶段任意偏振跟踪的最优算法，通过铌酸锂基偏振控制器实现设备校准、偏振态旋转和稳定化，并通过MATLAB环境进行数值模拟验证。
2016-03-12 cs.CE cs.SY eess.SY
Comparative Analysis of NMPC and Fuzzy PID Controllers for Trajectory Tracking in Omni-Drive Robots: Design, Simulation, and Performance Evaluation
Pulchowk Campus（普尔乔克校区）
本文针对全向驱动机器人轨迹跟踪，设计并比较了模糊PID与NMPC控制器，通过仿真验证NMPC精度更高但计算更复杂。
2024-08-21 cs.RO cs.SY eess.SY
Three High Performance Global Tracking Composite Adaptive Controllers for Fully Actuated Euler-Lagrange Systems: Experimental Validation
Tecnológico Nacional de México / I. T. de La Laguna（墨西哥国立理工学院拉古纳信息技术学院）；Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica /Instituto Tecnológico Autónomo de México（墨西哥自治理工学院电气与电子工程系）；Tecnológico Nacional de México / I. T. de La Paz（墨西哥国立理工学院拉巴斯信息技术学院）
本文提出三种全驱动欧拉-拉格朗日系统的全局跟踪复合自适应控制器，其中两种保证弱激励下全局指数收敛，一种采用免滤波类PID结构，并通过二自由度机械臂实验验证其优于现有及学习型控制器。
2026-09-24 cs.SY eess.SY
A Switching Thrust Tracking Controller for Load Constrained Wind Turbines
风力涡轮机容易发生结构退化，特别是在海上位置。基于塔架的结构健康状况，功率降额策略可以被用来减少结构载荷，以功率损失为代价。本文介绍了一种新的闭环开关控制结构，以限制单个涡轮机的推力。从参考调速器领域的发展中获得灵感，通过推力跟踪控制器扩展现有的需求功率跟踪控制器。后者仅在超过用户定义的前后推力约束时激活，该约束可基于涡轮机的实际损坏状态进行设置。在具有单调气动载荷响应的下调节器的基础上，提出了一种简单的线性推力跟踪控制器。这样的方案可以减少空气动力学负载，同时在电力生产上产生可接受的损失，在风力发电场设置中，可以通过其他涡轮机来补偿。大涡模拟验证了该方案在满足推力约束条件下的性能。
2022-04-11 cs.SY eess.SY
Fuzzy Logic Trajectory Tracking Controller for a Tanker
Mehran University of Engineering & Technology（梅赫拉工程与技术大学）
本文提出了一种模糊逻辑控制器用于船舶自动驾驶仪设计，采用三角隶属函数进行模糊化和重心法进行去模糊化，考虑了参数随水深变化的非线性油轮数学模型，并在航向变化和轨迹保持模式下测试了控制器性能，证明其在浅水和深水中均具有鲁棒性。
2016-04-09 cs.SY eess.SY
ESO architectures in the trajectory tracking ADR controller for a mechanical system: a comparison
主动扰动抑制（ADR）控制器的正确运行需要精确确定影响所考虑的动力系统的所谓总扰动，通常由扩展状态观测器（ESO）估计。总扰动的观测质量对控制误差值有显著影响，为使用不同结构的ESO潜在地改善控制系统性能留出了空间。在这篇文章中，我们提供了一个定量的比较Luenberger和Astolfi/马可尼（AM）观察器设计的三种不同的扩展状态表示和利用的轨迹跟踪ADR控制器设计的机械系统。所包括的结果是在简单的模拟情况下获得的，然后在望远镜架的主轴上进行实验验证。
2020-01-20 cs.SY eess.SY
Learning Neural Network Safe Tracking Controllers from Backward Reachable Sets
Purdue University（普渡大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
本文提出利用后向可达集设计神经网络安全跟踪控制器，通过轨迹合成和可达集构建提升系统安全性与鲁棒性。
2025-11-26 cs.SY eess.SY
Adaptive Tracking Control of Uncertain Euler-Lagrange Systems with State and Input Constraints
针对具有参数不确定性的状态和输入受限Euler-Lagrange（E-L）系统，提出了一种新的控制结构。一个简单的饱和控制器的战略耦合的障碍李雅普诺夫函数（BLF）为基础的控制器，以确保状态和输入约束的满足。据作者所知，这是E-L系统的第一个结果，保证渐近跟踪与用户指定的状态和输入约束。所提出的控制器还确保所有的闭环信号保持有界。所提出的控制器在约束满足和跟踪性能方面的有效性进行了验证，使用机器人机械手系统的仿真。
2022-12-16 cs.SY eess.SY
A Hybrid Genetic-Fuzzy Controller for a 14-inches Astronomical Telescope Tracking
望远镜的性能在很大程度上取决于它的工作条件。在瞄准期间，望远镜可以以相对高的速度移动，并且系统可以容忍比跟踪期间更高的轨迹位置误差。相反，在跟踪过程中，Alt-Az望远镜通常移动得较慢，但仍然处于较大的动态范围内。在这种情况下，位置误差必须尽可能接近零。跟踪是影响天文观测质量的重要因素之一。本文介绍了一种遗传-模糊混合控制方法对双连杆直接驱动Celestron望远镜的运动进行控制。建议的控制器使用遗传算法（GA）优化模糊逻辑控制器（FLC），以提高跟踪的14英寸Celestron望远镜的Kottamia天文台（KAO）。模糊逻辑输入是位置误差及其变化率的矢量，输出是转矩。这里使用的GA目标函数是积分时间绝对误差（ITAE）。所提出的方法相比，与传统的比例微分（PD）控制器，优化PD控制器与GA，和模糊控制器。结果表明，所提出的控制器，以改善整个系统的动态响应的有效性。
2021-06-22 astro-ph.IM cs.SY eess.SY
From output regulation theory to flatness based tracking: a bridge for linear systems
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本文比较了多变量线性系统轨迹跟踪中的输出调节理论与基于平坦度的跟踪方法，提出了一种调节方程的解析解，并建立了两者之间的联系，展示了两种方法在特定系统中产生相同控制律的机制。
2016-12-05 cs.SY eess.SY
A Vehicle-in-the-Loop Simulator with AI-Powered Digital Twins for Testing Automated Driving Controllers
Department of Electrical Engineering, Eindhoven University of Technology（电子工程系，埃因霍温理工大学）；Siemens Digital Industries Software（西门子数字工业软件）；Department of Mechanical Engineering, Eindhoven University of Technology（机械工程系，埃因霍温理工大学）
本文提出一种结合缩比实体车辆与AI驱动数字孪生体的车辆在环仿真器，以低成本、高保真且易扩展的方式验证自动驾驶控制器，并通过带形式化安全保证的滤波控制基准和实验证明了其有效性。
2025-07-03 cs.RO cs.SY eess.SY
Exploiting spatial group error and synchrony for a unicycle tracking controller
针对运动学独轮车轨迹跟踪问题，本文采用空间（右不变）群误差设计控制器，证明其误差动力学无漂移，提出的简单非线性控制方案对一类持续激励轨迹具几乎全局渐近稳定性，并经仿真验证了性能。
2023-11-06 cs.SY eess.SY
Control Barrier Function Based UAV Safety Controller in Autonomous Airborne Tracking and Following Systems
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；University of Kentucky（肯塔基大学）；University of Louisville（路易斯维尔大学）
针对无人机空中跟踪非合作目标时的碰撞风险，提出基于控制屏障函数的二次规划安全控制器，最小化修改轨迹跟踪输入以保证安全，并在AirSim模拟中验证了有效性。
2023-12-28 cs.RO cs.SY eess.SY
LQ Optimal Control for Power Tracking Operation of Wind Turbines
本文提出了一种单台风力发电机组的有功功率控制方法。现有技术的控制器通常采用单独的控制回路用于扭矩和桨距控制。相反，我们使用多变量控制方法。详细地，通过使用发电机速度、发电机扭矩和桨距角的参考轨迹来实现有功功率控制，使得如果天气条件允许，则满足期望的功率需求。然后，线性二次型（LQ）最优控制器用于参考跟踪。在OpenFAST仿真环境中，将控制器与最先进的方法进行比较。仿真结果表明，类似的有功功率跟踪性能，而LQ最优控制器的结果在较低的机械磨损。此外，所提出的方法具有良好的参考跟踪，并通过改善参考轨迹生成进一步的性能提高，可以预期。
2022-11-14 cs.SY eess.SY
Adaptive Optimal Trajectory Tracking Control Applied to a Large-Scale Ball-on-Plate System
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
虽然关于自适应动态规划（ADP）的理论研究已经很多，但应用结果很少。因此，我们设计了一个基于ADP的最优轨迹跟踪控制器，并将其应用于一个大规模的球板系统。我们提出的方法采用了近似的参考轨迹，而不是使用设定点跟踪，并允许自动补偿恒定的偏移量。由于该算法的离线特性，该方法只需要少量的测量数据来训练控制器。我们的实验结果表明，这种跟踪机制显着降低了控制成本相比，设定值控制器。此外，与基于模型的最优控制器的比较突出了我们的无模型基于数据的ADP跟踪控制器的优点，其中不需要系统模型和手动调整，而是使用测量数据自动调整控制器。
2021-01-25 cs.LG cs.SY eess.SY
Robust Tracking and Model Following Controller Based on Higher Order Sliding Mode Control and Observation: With an Application to MagLev System
研究了不确定线性定常系统的鲁棒跟踪与模型跟随控制器设计问题。该控制器是基于二阶滑模（SOSM）算法（超扭曲），这是最有效的和流行的家庭中的高阶滑模（HOSM）。超扭曲算法（STA）的使用消除了传统滑模控制中遇到的抖振问题，同时保持其鲁棒性。所设计的鲁棒跟踪控制器能够在时变不确定参数和外部干扰存在的情况下保证跟踪误差的渐近稳定性。最后，该策略被实现在磁悬浮系统（MagLev），这是固有的不稳定和非线性。在实现磁悬浮系统的RTMF控制器时，采用了一个超扭转观测器（STO）来估计未知状态，即无法直接测量的球的速度。已经观察到，基于STA-STO对的RTMF控制器对于使用连续控制的所选滑动表面不足以实现SOSM。作为一种补救措施，连续RTMF控制器的STA的基础上实现了高阶滑模观测器（HOSMO）。仿真和实验结果表明了所提出的观测器-观测器对的有效性。
2020-07-11 cs.SY eess.SY math.OC
Attitude Tracking for Rigid Bodies Using Vector and Biased Gyro Measurements
研究了在惯性矩阵未知的情况下，利用矢量和有偏陀螺测量进行刚体姿态跟踪的问题。首先，设计了一种全局指数稳定的陀螺偏置观测器。基于该观测器设计了姿态跟踪控制器，保证了系统的几乎全局渐近稳定性和几乎半指数稳定性。证明了组合切换器-控制器的分离性。最后，设计了一种基于改进的陀螺偏置观测器的自适应姿态跟踪控制器来处理未知的惯性矩阵。所提出的控制方案既不需要显式的姿态表示，也不需要任何姿态估计，但只需要测量至少两个非共线的已知惯性参考矢量和有偏陀螺速率，这可以通过常见的低成本IMU传感器获得。仿真结果表明，所提出的自适应控制器噪声测量。
2022-08-04 cs.SY eess.SY
Speed-Adaptive Model-Free Lateral Control for Automated Cars
为了增加智能车辆可以在没有人为干预的情况下运行的情况的数量，需要横向控制来准确地引导其在参考轨迹上行驶，而不管道路的形状或纵向速度如何。一些研究解决了这个问题，调整控制器的低速和高速，包括输出自适应法。在本文中，框架中的无模型控制范式的战略，提出了横向控制车辆在很宽的速度范围。跟踪质量，系统稳定性和乘客舒适性进行了深入的分析和比较类似的控制结构。仿真和实车试验结果表明，该策略能够以较高的精度、安全性和舒适性跟踪大量轨迹。
2022-10-04 cs.SY eess.SY
Design and Implementation of a Three-Link Brachiation Robot with Optimal Control Based Trajectory Tracking Controller
本文介绍了一种三连杆臂式机器人的设计与实现。机器人能够使用连续的手臂摆动沿着水平猴杆行进。我们建立了一个全阶动力学模型的机器人和制定每个周期的机器人摆动运动作为一个最优控制问题。采用迭代线性二次型调节器（iLQR）算法求解一次摆动过程中的最优控制策略。我们选择合适的机器人设计参数，通过比较成本的机器人运动所产生的iLQR算法为不同的机器人设计。特别是，使用这种方法，我们显示了具有身体链接和低惯性臂的重要性，以实现有效的臂式运动。此外，我们提出了一个轨迹跟踪控制器，它结合了一个级联的PID控制器和输入输出线性化控制器，使机器人精确地跟踪所需的轨迹，并拒绝外部干扰期间臂。仿真机器人和实际机器人的实验表明，机器人能够在相同或不同间距的单杠之间稳定地摆动。
2019-11-12 cs.SY eess.SY
Robust LQ Optimal Control for Wind Turbine Power Tracking Operation
本文提出了一种基于线性矩阵不等式和增广状态模型的鲁棒线性二次最优控制方法，用于风力发电机的精确有功功率跟踪，仿真表明其在确保鲁棒稳定性的同时提高了跟踪精度且未增加机械磨损。
2024-07-30 cs.SY eess.SY
Task-space coordinated tracking of multiple heterogeneous manipulators via controller-estimator approaches
College of Automation, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学自动化学院）；School of Information and Electrical Engineering, Hunan University of Sience and Technology（湖南科技大学信息与电气工程学院）
本文提出基于控制器-估计器算法的多异质机械臂协调跟踪方法，解决时变领导者任务空间跟踪问题，通过非光滑分析和输入到状态稳定性理论，提出稳定性条件并验证有效性。
2016-07-26 cs.SY eess.SY
A Constrained Tracking Controller for Ramp and Sinusoidal Reference Signals using Robust Positive Invariance
本文提出一种输出反馈控制器，结合内模原理、鲁棒正不变性和扩展Farkas引理，通过双线性优化离线设计增益，实现对斜坡和正弦信号的稳态无偏移跟踪，并满足状态和输入约束。
2024-03-15 cs.SY eess.SY math.OC
A Robust Periodic Controller for Spacecraft Attitude Tracking
本文针对卫星姿态跟踪提出一种结构化线性时周期输出反馈鲁棒控制器，通过凸优化综合避免经典周期H∞方法的网格评估，并在太阳能电站卫星上验证了其有效性。
2025-07-18 cs.SY eess.SY
Offset-free setpoint tracking using neural network controllers
University of Stuttgart（斯图加特大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
在本文中，我们提出了一种方法来分析局部和全局稳定性的无偏置设定点跟踪神经网络控制器，我们提供了相应的吸引力区域的椭球内近似。我们考虑一个反馈互连的线性植物与神经网络控制器和积分器，它允许无偏移跟踪所需的分段常数参考，进入控制器作为外部输入。利用神经网络中的激活函数是斜率受限的这一事实，我们推导了线性矩阵不等式，并利用李雅普诺夫理论证明了其稳定性。在陈述了全局稳定性结果之后，我们提出了（i）对于给定参考和（ii）对于来自某个集合的任何参考的不太保守的局部稳定性条件。后者的结果，甚至能够保证跟踪下的设定点的变化，使用一个参考总督，这可能会导致显着增加的区域的吸引力。最后，我们证明了我们的分析的适用性，通过验证稳定性和无偏移跟踪的神经网络控制器，训练稳定的线性化倒立摆。
2021-04-29 cs.LG cs.SY eess.SY
Continuous-Time Output Feedback Adaptive Control for Stabilization and Tracking with Experimental Results
本文提出受离散时间回溯代价自适应控制启发的连续时间输出反馈方法，并用粒子群优化自动调节超参数，在双积分器、双旋翼跟踪及姿态镇定实验中验证了其无模型控制有效性。
2025-06-06 cs.SY eess.SY
Online Learning Based Mobile Robot Controller Adaptation for Slip Reduction
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
滑移是轮式移动机器人系统中一种非常普遍的现象。它具有不希望的后果，例如浪费能量和阻碍系统稳定性。为了解决移动机器人在湿滑条件下的轨迹跟踪的挑战，我们提出了一个分层的框架，学习和适应增益的跟踪控制器同时在线。具体而言，强化学习（RL）模块用于自动调整横向预测控制器和纵向速度PID控制器中的参数。实验表明，同步增益调整的必要性，并已证明，我们的在线框架优于最好的基线控制器使用固定的增益。通过利用在线增益自适应，我们的框架实现了强大的跟踪性能，拒绝滑动和减少跟踪误差时，移动机器人通过各种地形。
2023-01-30 cs.RO cs.SY eess.SY
Robust Tracking of Curvature-Constrained Paths for Uncertain Dubins Systems
Northeastern University（东北大学）
针对具有不确定Dubins动力学的车辆/机器人，提出基于滑模控制的鲁棒跟踪控制器，保证横向和航向误差在有限扰动下收敛到零。
2026-05-25 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
Evaluation of Three Nonlinear Control Methods to Reject the Constant Bounded Disturbance for Robotic Manipulators
本文研究了受常值有界扰动影响的机器人的跟踪控制问题。针对这一问题，采用了三种控制方案，分别是积分控制器和跟踪控制器.目标是提高机器人操作器跟踪过程的精度，以跟踪一个指定的参考信号存在恒定的有界干扰。本文对逆动态控制器、带积分作用的改进型Lyapunov控制器和不连续Lyapunov控制器三种方案进行了评价。第三个是一种新的控制器，实现轨迹跟踪，而不需要精确的非线性动力学知识。基于扰动抑制方案，构造了在李雅普诺夫意义下渐近稳定的跟踪控制器。闭环系统具有较强的扰动抑制性能。结果表明，在适当的假设下，所提出的方案成功地实现非线性系统的输入端的扰动抑制。对一个大载荷、快速机动的二自由度机械臂的计算机仿真结果表明，所设计的控制器可以实现精确的轨迹跟踪。
2020-08-15 cs.SY eess.SY
Dynamic Smooth Sliding Control Applied to UAV Trajectory Tracking
本文提出一种动态平滑滑模控制方法，通过让平滑滑模控制参数随跟踪误差变化来抑制抖振，并可在滑模阶段综合PI、STA及VGSTA等控制器，最终在六旋翼无人机上验证了轨迹跟踪性能。
2023-10-27 cs.SY eess.SY
The Isoline Tracking in Unknown Scalar Fields with Concentration Feedback
等值线跟踪的这项工作是关注的控制设计的传感器车辆跟踪一个未知的标量场的期望等值线。为此，我们提出了一个简单的PI类控制器的Dubins车辆在GPS拒绝的环境。我们的关键思想在于在标准PI控制器中设计一种新的基于误差的滑动面。对于圆形领域，我们表明，类P控制器可以全局调节车辆所需的等值线与稳态误差，可以任意减少通过增加P增益，并消除了类PI控制器。对于任意平滑场，P型控制器都能实现局部调节。然后，它被扩展到单积分器车辆和双积分器车辆的情况下，分别。最后，通过在固定翼无人机和四旋翼无人机仿真器上的仿真，验证了本文方法的有效性和优越性。
2020-07-15 cs.SY eess.SY
Non-conservative Design of Robust Tracking Controllers Based on Input-output Data
本文研究了带噪声输入输出数据的最坏情况鲁棒最优跟踪问题。我们利用行为系统理论来表示系统轨迹，同时避免明确的系统辨识。我们假设，最近的输出数据中使用的数据依赖表示是嘈杂的，我们提供了一个非保守的设计过程的鲁棒控制的基础上优化与线性成本和LMI约束。我们的方法依赖于与数据相关的系统表示兼容的噪声序列的参数化，并在一个合适的重新制定的性能规格，这进一步使应用的S-引理推导出一个LMI最优化问题。通过仿真讨论了新控制器的性能。
2021-06-24 cs.SY eess.SY math.OC
Circular-Line Trajectory Tracking Controller for Mobile Robot using Multi-Pixy2 Sensors
Saigon University（西贡大学）；University of Technology (HCMUT)（胡志明市理工大学）；Vietnam National University Ho Chi Minh City（胡志明市越南国家大学）
针对移动机器人圆-线轨迹跟踪问题，提出利用三个 Pixy2 传感器获取信息并建立运动学模型，结合滑模控制器调节跟踪误差，仿真验证了方法有效性。
2023-08-12 cs.RO cs.SY eess.SY
Global exponential attitude tracking for spacecraft with gyro bias estimation
研究了陀螺测量值受偏差影响时航天器姿态的全局指数跟踪问题。基于收缩分析，首先设计了一个指数收敛的非线性观测器来估计陀螺仪的零偏。依靠这个偏差估计器和四元数对数表示的跟踪误差，指数全局收敛的控制器的设计。该控制器镇定了闭环系统的唯一平衡点，其中跟踪误差为单位四元数。为了提高能量效率和增强鲁棒性，在存在测量噪声的情况下，将[1]中的滞后切换变量并入控制回路中，并获得无解卷的全局指数收敛跟踪控制器。通过数值仿真，评估了该方法在跟踪误差和能量效率方面的性能，以及对陀螺传感器测量噪声和时变偏差的鲁棒性。
2020-07-07 cs.SY eess.SY
Designing inverse dynamic controller with integral action for motion planning of surgical robot in the presence of bounded disturbances
机器人腹腔镜抓钳是一种微创手术工具。在这种机器人中，实现精确的跟踪、稳定性和扰动抑制等目标是非常重要的。在本文中，首先腹腔镜机器人的建模和仿真的阶段将进行讨论，并选择合适的材料，建议实际机器人的不同部分的原因将被解释。应用具有积分作用的逆动态控制器来提高外科手术机械手的跟踪过程的准确性，以在存在被建模为常数有界扰动的震颤的情况下跟踪指定的参考信号。基于扰动抑制方案，构造了在李雅普诺夫意义下渐近稳定的跟踪控制器。结果表明，在适当的假设下，所选方案成功地实现了非线性系统输入端的扰动抑制。计算机仿真结果表明，该控制器可以实现精确的轨迹跟踪。
2020-08-15 cs.SY eess.SY
Model Reference Gaussian Process Regression: Data-Driven State Feedback Controller
本文提出了一种数据驱动的状态反馈控制器，能够对非线性离散时间系统进行参考跟踪。该控制器的设计基于所识别的系统的逆模型和给定的参考模型，假设逆模型的识别仅使用系统的状态/输入测量进行。当它的结果提供，我们提出的条件，保证一定程度的参考跟踪性能，无论采用的逆模型的识别方法。具体来说，当高斯过程回归（GPR）被用作识别方法，我们提出了所需的数据的充分条件，通过应用一些引理相关的识别误差的上述条件，确保模型参考GPR（MR-GPR）控制器可以保证一定水平的参考跟踪性能。最后，通过算例验证了MR-GPR控制器的有效性。
2023-03-17 cs.SY eess.SY
Event-Triggered Polynomial Control for Trajectory Tracking by Unicycle Robots
本文提出一种独轮车机器人轨迹跟踪的事件触发多项式控制方法，通过多项式输入逼近连续信号并设计触发规则保证误差有界与非Zeno行为，相比传统控制器显著减少了触发事件数。
2025-04-04 cs.SY eess.SY
Tuning of Online Feedback Optimization for setpoint tracking in centrifugal compressors
该研究针对在线反馈优化（OFO）控制器参数与采样时间整定的难题，量化了参数对跟踪性能的影响，提出联合整定方法，在离心压缩机压力控制中验证显示跟踪性能较手动稳态整定最高提升87倍。
2024-03-09 cs.SY eess.SY
$\mathcal{L}_1$ Adaptive Augmentation for Geometric Tracking Control of Quadrotors
针对四旋翼飞行器的几何跟踪控制问题，提出了一种$\mathcal{L}_1$自适应控制增强方法。在所提出的设计中，$\mathcal{L}_1$增强处理四旋翼动力学中的非线性（时间和状态相关的）不确定性，而无需假设或强制执行参数结构，同时基线几何控制器实现系统动力学的已知非线性模型的稳定。$\mathcal{L}_1$增强适用于旋转和平移动力学。实验结果表明，增广几何控制器显示一致的和（平均五倍）更小的轨迹跟踪误差相比，单独的几何控制器进行测试时，不同的轨迹和各种类型的不确定性/干扰。
2022-03-02 cs.SY eess.SY
Cautious NMPC with Gaussian Process Dynamics for Autonomous Miniature Race Cars
Institute for Dynamic Systems and Control, ETH Zurich（动态系统与控制研究所，苏黎世联邦理工学院）；Institute for Automatic Control, ETH Zurich（自动控制研究所，苏黎世联邦理工学院）
本文提出了一种自适应高性能控制方法，通过使用高斯过程动态模型来改进自动驾驶微型赛车的动力学模型，从而在保证安全性的前提下提高赛车性能。
2018-12-18 cs.LG cs.SY eess.SY
Model Free Deep Deterministic Policy Gradient Controller for Setpoint Tracking of Non-minimum Phase Systems
本文针对非最小相位系统设定点跟踪问题，设计了基于DDPG的无模型深度强化学习控制器，并与经典LQR状态反馈控制器在十二项性能准则下进行比较，揭示了DRL方法的潜力与不足。
2024-02-27 cs.SY eess.SY
Globally-Attractive Logarithmic Geometric Control of a Quadrotor for Aggressive Trajectory Tracking
Brigham Young University（杨百翰大学）
我们提出了一种新的四旋翼几何控制方案，能够跟踪高度侵略性的轨迹。我们的几何控制器使用SO（3）的对数映射来表示李代数中的旋转误差，并且我们证明了它是全局吸引的，而不需要复杂的混合切换方案。我们展示了我们的控制器对高度侵略性的轨迹在仿真实验中的性能。此外，我们提出了一个适应这个控制器，使我们能够有效地与角速率控制器的机载飞行控制单元的接口，并显示这种适应控制方案的能力，以跟踪侵略性的轨迹上的四旋翼硬件平台。
2021-12-01 cs.RO cs.SY eess.SY
Leveraging Symmetry to Accelerate Learning of Trajectory Tracking Controllers for Free-Flying Robotic Systems
GRASP Laboratory at the University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学GRASP实验室）
本文利用浮动基座机器人系统的李群对称性，通过构建MDP同态将策略从低维商MDP提升为原系统最优跟踪控制器，结合PPO算法验证该方法能加速训练并降低收敛时的跟踪误差。
2025-05-01 cs.LG cs.RO cs.SY
Robust Attitude Tracking for Aerobatic Helicopters: A Geometric Approach
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）
本文基于直升机的动力学特性，提出两种无奇异鲁棒姿态跟踪控制器，通过反馈可用状态设计鲁棒补偿器和被动鲁棒控制器，以抑制跟踪误差。
2019-01-09 cs.SY eess.SY
