数据驱动的变速变桨风能转换系统恒功率控制

为了实现风能转换系统在额定风速以上的恒功率控制,必须同时控制桨距角和电磁转矩。针对变速变桨风能转换系统具有强非线性和不确定性难于建立精确模型的问题,将数据驱动的最优控制理论和多变量控制策略相结合,根据变速变桨风能转换系统的输入输出数据得出系统的马尔可夫参数,据此构造一个基于数据的状态观测控制器,并通过差分Riccati方程的闭合解来设计多变量最优反馈控制器。在MATLAB/Simulink的仿真结果表明:在不建立模型的基础上设计的数据驱动的多变量最优控制器能够有效地实现系统的恒功率输出控制。     

数据驱动的网络化系统代理控制

针对复杂的控制系统对控制器完备性要求高的问题,提出了代理控制结构。将完备的集中式控制算法,分解为多个面向具体任务简单分布式控制代理;采用基于数据驱动的控制思想设计控制代理,充分利用系统输入输出计算最优控制律,从而避免了对复杂的动态系统建模困难的问题。仿真结果表明,数据驱动的网络化系统代理控制体系是有效的,且相对于未使用代理的网络体系结构具有更高的优越性,降低了网络控制器设计的复杂性。     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

啤酒发酵温度多变量解耦控制算法

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于常规PID控制和Smith补偿控制算法在处理大时滞、强耦合、多变量、不确定性对象的控制时效果不好的情况,提出了一种多变量解耦控制器的设计方法,该方法以控制器或者补偿器来消除系统各输入输出间的相互耦合和关联,是解决多变量控制问题的有效工具。用该方法针对多变量强耦合的啤酒发酵温度控制系统进行了设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于多模型在线辨识的滑模变结构控制

为了改善复杂非线性系统中传统滑模变结构控制系统的控制效果,提出了一种将多模型在线建模与滑模变结构控制结合的方案.首先,根据输入输出数据利用在线数据聚类的方法建立多个局部模型,实时对局部模型进行更新,并通过加权综合获得非线性系统的在线辨识模型;然后,针对系统的辨识模型设计基于趋近律的滑模变结构控制器.仿真结果表明,控制方案对系统模型的不确定性具有良好的鲁棒性.     

基于定量反馈理论的两轴稳定平台混合控制器设计

针对两轴稳定平台中控制对象的不确定性及其扰动问题,在建立其不确定数学模型的基础上,综合考虑了对象的不确定性范围和系统的性能指标要求,采用定量反馈理论研究了两轴稳定平台跟踪伺服控制,设计了鲁棒性强的跟踪控制器.采用Matlab进行仿真结果显示:定量反馈理论(QFT)和比例积分微分(PID)相结合的直流电机驱动控制器具有响应速度快、无超调、抗干扰能力强以及稳态误差小等优点;其动、静态性能均优于单一控制器,较好地抑制输出干扰带来的影响,使两轴稳定平台系统得到良好动态响应,便于工程实现.     

基于改进变步长爬山法的永磁同步风力发电机最大功率点跟踪控制

针对直驱式风力发电系统存在建模误差和多变量耦合等内部不确定性以及复杂的外部环境干扰等问题,以风力机最大功率点跟踪为控制目标,基于改进变步长爬山法提出一种自抗扰控制的最大功率点跟踪方法.首先,将停止和重启机制引入变步长爬山法中,避免风速微小抖动引起的最大功率点振荡;其次,设计速度环自抗扰控制器,消除风力发电系统的内外干扰问题,提高风力发电机的稳定性和跟踪性能.仿真结果表明所提控制策略可使系统具有更好的鲁棒性和抗干扰能力,最大功率跟踪性能得到有效提升.     

加拿大超临界水冷堆的多变量鲁棒控制研究

为了处理加拿大超临界水冷堆的蒸汽温度、反应堆功率和主蒸汽压力之间的强耦合性,特别是蒸汽温度对反应堆功率扰动具有极高敏感性的问题,以及控制系统设计过程中所引入不确定性因素,对系统模型进行不确定性分析并得到3种不确定性量,然后在此基础上采用μ综合方法得到多变量鲁棒控制器。通过前馈系统的扰动补偿特征和对开环系统的增益调整方法分析得到系统的前馈控制部分,进一步提高系统的性能响应。通过和传统控制器的仿真对比表明:所设计的多变量鲁棒控制器能在系统不确定性条件下实现对系统的稳定控制,控制性能满足设计要求。     

基于滑模技术的时变Lorenz系统的自适应同步

讨论了参数为时变的Lorenz系统的同步问题的自适应控制.驱动系统的参数未知并在一个有界区间内变化,同时区间的边界也未知.利用自适应控制设计控制器,并且为了增强混沌系统的鲁棒稳定性,控制器的设计运用了滑模控制的方法.在控制器的作用下,实现了响应Lorenz系统与驱动Lorenz系统的全局渐近同步.数据仿真表明该控制的有效性和可行性.     

H∞在带有非线性不确定性伺服控制器中的应用

研究了一类状态存在非线性不确定性的鲁棒控制问题,针对所有未知有界的不确定性的鲁以状态反馈标准Ｈ∞控制方法为基础,给出这类不确定性问题的设计方法,得到了控制器的参数化描述,对于有界的非线性劝ＮＣ伺服控制系统,设计了相应的控制器,使系统有较好的鲁棒性,并保证了控制精度。     

基于主动自适应滑模控制的超混沌系统同步

针对一类带不确定性和外界扰动的超混沌系统的同步和反同步问题进行了研究.考虑到驱动系统与响应系统所受干扰和不确定性的上界未知的情形,将主动滑模与自适应控制相结合,利用参数自适应更新律对未知参数进行了估计.利用连续函数来替代控制律中的非连续符号函数,解决传统滑模控制器的抖动问题.利用Lyapunov稳定性理论证明了误差系统的渐近稳定性,数值仿真结果验证了设计的控制器的有效性.     

双馈感应风力发电机的H_∞鲁棒控制

研究了变速恒频双馈感应风力发电系统的鲁棒控制问题.利用基于定子磁场定向的矢量变换技术,建立了同步旋转坐标系下双馈感应发电机的状态空间模型,为了降低控制器的阶数以利于工程实现,对该动态数学模型进行了合理简化.针对最大功率点跟踪控制中建模误差、外部干扰等不确定性的影响,应用H∞鲁棒控制理论,设计了具有鲁棒干扰抑制作用的电机转子电压控制器.仿真结果表明,即使在参数变化、未建模动态等不确定因素以及风速突变干扰下,所设计的控制器仍可保证电机转速很好地跟踪指令值,使风力发电系统最大效率地吸收风能.     

具有参数不确定的移动机器人鲁棒轨迹跟踪控制

研究了具有参数不确定性的非完整移动机器人轨迹跟踪问题.综合考虑了移动机器人的运动学和动力学方程,首先采用输入-输出反馈线性化方法得到具有不确定性的线性化模型,系统中的不确定性满足匹配条件;然后基于积分滑模控制的思想设计了鲁棒轨迹跟踪控制器,保证了系统在整个响应过程中的鲁棒性,并且分析了参数不确定对控制器的影响,给出了一个闭环系统稳定的充分条件;最后对系统具有较大的参数摄动进行了仿真试验,结果表明所设计的控制器能够保证移动机器人有效性地跟踪期望轨迹.     

蓝牙数据控制技术在风力发电系统中的应用

简述了DSP主处理器芯片设计地面控制器的过程。简单介绍了风力发电系统中的各个功能模块——地面控制器功能模块、控制主机功能模块和从机功能模块,分析并研究了蓝牙技术在风力发电系统中的基本原理及实现过程。研究结果表明了采用蓝牙技术进行风力发电系统研究在控制方面的重要性。     

H_∞在带有非线性不确定性伺服控制器中的应用

研究了一类状态存在非线性不确定性的鲁棒控制问题,针对所有未知有界的不确定性,以状态反馈标准Ｈ∞控制方法为基础,给出这类不确定性问题的设计方法,得到了控制器的参数化描述,对于有界的非线性摄动ＮＣ伺服控制系统,设计了相应的控制器,使系统有较好的鲁棒性,并保证了控制精度．     

伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统模糊自整定PID控制

伺服电机驱动连铸结晶器按期望规律振动是一种新型的驱动方式。本文针对常规PID控制对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移非线性系统难以实现理想控制效果的问题,设计了一种连铸结晶器振动系统的模糊自整定PID控制器。仿真结果表明,与常规PID控制相比,采用模糊自整定PID控制器能够实现连铸结晶器振动位移系统对期望波形的精确跟踪,且系统对外部负载转矩扰动、减速比不确定性和偏心轴机械零位初始偏差具有较强的鲁棒性。     

虚拟参考反馈校正控制在转台系统中的应用

三轴转台是一种标定航空航天惯性元器件的测试设备,为提高三轴转台的工作精度,需要考虑转台伺服控制系统中对象模型的不确定性。本文将基于数据驱动的虚拟参考反馈校正控制方法应用于三轴转台的伺服控制设计,通过离线优化控制器参数可以很好地矫正伺服控制系统。仿真试验可以看出所提的控制器设计方法简单易行,并能保证控制器具有足够的精确性。     

纵向耦合驱动式有轨电车μ综合导向控制

提出通过控制纵向驱动电机的输出转矩,以改善采用纵向耦合驱动独立旋转车轮转向架有轨电车的直线对中和曲线通过性能,降低车轮磨耗.采用鲁棒μ综合法进行控制器设计,以应对轮轨系统的非线性、系统参数变化、测量噪声和外部输入不确定性.首先对单个轮对设计主动导向控制器,在单轮对控制器的基础上提出3种控制方案,并通过MATLAB和SIMPACK的联合仿真对控制效果进行了比较.结果表明,同时采用前后轮状态作为控制器输入信号时,能得到相对较好的控制效果,使车辆在直线上的综合磨耗数降低38%,在曲线上的磨耗数降低54%.     

基于海流观测的欠驱动AUV自适应反演滑模轨迹跟踪

欠驱动自主水下航行器AUV在定深的海域中航行,其模型水动力参数存在不确定性,同时还遭受海流等外来因素干扰,对欠驱动AUV的轨迹跟踪精确带来极大的挑战.本文研究海流环境中欠驱动AUV水平方向上的轨迹跟踪控制问题,通过定义固定坐标系和随体坐标系间的转化关系,将海流速度引入欠驱动AUV运动学和动力学方程,建立海流环境中欠驱动AUV的运动学模型和动力学模型;结合期望轨迹得到欠驱动AUV的轨迹跟踪误差方程.在控制器的设计过程中引入自适应率,得到AUV水平面轨迹跟踪的自适应反演滑模轨迹跟踪控制器(ABSMC),同时为降低海流因素对AUV航行轨迹带来的偏差,设计海流观测器对环境中海流速度进行估计.仿真结果表明,该控制器可实现对由水动力参数不确定和外界时变干扰共同组成的系统总不确定性的估计,并弥补传统反演滑模控制理论中需要精确的模型参数和扰动信息的不足,且海流观测器可提升AUV轨迹跟踪的精度.在理论上证明了由海流观测器和轨迹跟踪控制器共同组成的AUV级联控制系统为全局渐进稳定;仿真对比结果显示所提出的基于海流观测的自适应反演滑模控制器能够克服欠驱动AUV模型中水动力参数不确定性、海流干扰及其他未知干扰的影响,跟踪性能优于基于海流观测的反演轨迹跟踪控制器(BTC).     

非完全对称欠驱动无人艇全局渐近镇定控制

研究一类非完全对称欠驱动无人艇全局渐近镇定控制问题,基于级联系统理论和李雅普诺夫理论实现了全局渐近镇定控制.将无人艇系统模型进行两次全局微分同胚变换,得到非线性级联系统的形式,使原无人艇系统的镇定问题简化为级联系统的镇定问题;基于李雅普诺夫稳定性理论和级联系统理论设计了镇定控制器并分析了其稳定性,实现了非完全对称欠驱动无人艇的全局渐近镇定控制.仿真结果验证了所研究方法和设计控制器的有效性和可靠性.