状态反馈预估控制系统研究

应用线性系统理论对预估控制系统进行了理论分析。结果表明,在状态反馈预估控制系统设计中,预估控制律对非奇异的线性变换及非奇异的输入变换具有不变性的全拉格郎日并且状态反馈预估控制不改变系统的零点。该结果为状态反馈预估控制诉与设计及实际应用提供了理论依据。     

通用预估控制理论及其在分馏塔产品质量控制上的应用

主要介绍了通用预估控制理论（ＵＰＣ）的形成及特点，并对几种预估控制系统的性能作了比较，阐述了ＵＰＣ的灵活结构和优良特性。ＵＰＣ对可测变量的动态反馈结构具有很好的抗扰性和鲁棒性，ＵＰＣ结构上的多样性使其具有很强的实用性，在不同的应用环境中都能得到最优的控制效果。同时介绍了通用预估控制算法在分馏塔装置控制上的一项应用技术———产品质量实时控制系统。运用该系统可以对分馏塔的产品质量进行直接控制，通过全局协调优化系统和先进控制系统，使工况达到最佳状态，提高产品产量，以获得最大的经济效益。     

通用预估控制理论及其在分馏塔产品质量控制上的应用

主要介绍了通用预估控制理论（ＵＰＣ）的形成及特点，并对几种预估控制系统和性能作了比较，阐述了ＵＰＣ的灵活结构和优良特性。ＵＰＣ对可测变量的动态反馈结构具有很好的抗扰性和鲁棒性，ＵＰＣ结构上的多样性使其具有很强的实用性，在不同的应用环境中都能得到最优的控制效果。同时介绍了通用预估控制算法在分馏塔装置控制上的一项应用技术－产品质量实时控制系统。运用该系统可以对分馏塔的产品质量进行直接控制，通过全局协调     

使用Bessel滤波器原理的双自由度控制系统

将现代控制理论中的状态反馈和PID控制组合成双自由度控制系统,并针对工业过程控制中的大滞后问题,使用Smith预估器,以实现对迟滞的消除.同时在设计状态反馈中,采用基于Bessel滤波器原理的优化设计方法,充分利用Bessel滤波器所具有的低通滤波特性及鲁棒性较高的优势,改进系统的动态特性,使得系统具有良好的性能品质.通过仿真实验可以看出,该方法设计简单,同时具有良好的控制效果.     

基于时间序列模型的预估控制算法

提出一种具有反馈修正的，基于时间序列模型ＣＡＲＭＡ的单值预估控制算法，对这种算法下闭环预估控制系统结构和稳定性进行了分析，对各种预估控制算法的鲁棒性进行了仿真对比。反馈修正的引入，使闭环预估控制系统的鲁棒性有很大的改善，使这种算法更适合于工业应用。     

Smith预估控制系统抗扰性能的改善

针时常规Smith预估控制系统扰动回调慢的弱点,从控制结构上进行改进,介绍接受扰动量输入的Smith预估控制A系统和加入微分反馈的Smith预估控制B系统。其中,后者符合二自由度控制思想。对二者从理论和工程实现两方面进行分析测试,与常规Smith预估控制系统进行曲线数据对比,给出二者动态性能的具体差别:A系统在扰动和控制通道模型一致的情况下,与常规Smith预估控制系统相比扰动回调时间和动态误差分别减小近70%和85%,B系统分别减小约50%和20%。     

时变时滞不确定奇异摄动系统的保性能控制

为了保持鲁棒稳定且满足一定的性能指标要求, 对具有范数有界不确定性参数的不确定时滞奇异摄动控制系统, 进行保性能控制分析。利用Lyapunov 稳定性理论及矩阵分析方法, 设计系统二次性能指标, 构造了Lyapunov-Krasovskii 泛函, 给出了系统鲁棒稳定的充分条件求解定理以及状态反馈保性能控制律, 得到了性能指标最小上界, 均用线性矩阵不等式形式给出。数值样例表明, 该方法对所研究系统保性能控制有效, 可推广到多状态滞后以及时变滞后的不确定系统的保性能控制问题。     

Butterworth滤波器的纯滞后补偿系统

将现代控制理论的状态反馈及状态观测器 ,引入传统的 Smith预估 PID控制补偿控制 .同时 ,在设计状态反馈及状态观测器中 ,考虑到可能出现的双环谐振情况 .采用基于 Butterworth滤波器原理的协调优化设计方法 .从而 ,改进系统的动态特性 ,使得系统具有良好的性能品质     

Smith预估控制系统抗扰性能的改善

针时常规Smith预估控制系统扰动回调慢的弱点,从控制结构上进行改进,介绍接受扰动量输入的Smith预估控制A系统和加入微分反馈的Smith预估控制B系统。其中,后者符合二自由度控制思想。对二者从理论和工程实现两方面进行分析测试,与常规Smith预估控制系统进行曲线数据对比,给出二者动态性能的具体差别:A系统在扰动和控制通道模型一致的情况下,与常规Smith预估控制系统相比扰动回调时间和动态误差分别减小近70%和85%,B系统分别减小约50%和20%。     

基于变结构的移动机器人侧向控制器的设计

采用基于后推与模糊滑模控制相结合的方法设计了移动机器人的变结构状态反馈控制器,实现了对道路跟踪侧向误差的渐近镇定控制.应用Lyapunov定理推导了移动机器人满足非完整性约束的时变光滑状态反馈镇定控制律;将状态控制区域分为远离奇异点的稳定工作区域与含有奇异点的非稳定区域2部分.设计模糊控制嚣来控制移动机器人的状态从非稳定区域向稳定区域转变,并采用移动机器人Amigobot作为实验平台验证了控制器设计的有效性.研究结果表明:侧向误差较大时,模糊控制器确保移动机器人在稳定区域内沿着模态切换线减小误差;当侧向误差较小时,时变光滑状态反馈控制实现对移动机器人的平稳镇定.在控制器设计中,将移动机器人的平移速度视为渐变参数,根据侧向误差能量函数的变化进行模糊自适应调节.     

线性切换系统的非奇异变换

线性切换系统是一类重要的混合动态系统。为了深入分析线性切换系统的能控性 ,寻找系统能控性判定的充要条件 ,首次研究了线性切换系统在非奇异变换下的性质。首先 ,证明线性切换系统的能控性在任意非奇异变换下保持不变。其次 ,基于一个恰当的非奇异变换 ,将状态空间适当分解为两个部分 ,给出了一个能控性的必要性条件的新证明。该证明比之已有证明更加简洁直观。最后 ,通过一个具体例 ,验证了能控性在非奇异变换下确实不变。     

一类大型互联非线性系统的分散鲁棒几乎干扰解耦

研究了一类大型互联非线性不确定系统的分散鲁棒几乎干扰解耦问题,通过子系统状态的线性变换,得到分散状态反馈控制律.当状态反馈控制律作用于该系统时,无扰动输入的闭环系统是全局渐近稳定的,而对允许的不确定性,干扰抑制的大小可以任意小,且控制器的设计也无需解任何的H锄Hamilton-Jacobi方程或不等式.     

一类大型互联非线性系统的鲁棒分散输出反馈控制

对带有界扰动的一类大型互联非线性系统进行了分散输出反馈控制设计。通过构造每个子系统收敛的状态观测器,并对观测器的状态作线性变换,得到鲁棒分散输出反馈控制器。当输出反馈控制律作用于该系统时,无扰动的闭环系统是渐近稳定的,当扰动较小时,系统的状态能够收敛到原点的一个小邻域内。     

时滞分布参数系统变结构控制器的设计

研究了一类多时滞抛物型分布参数系统的变结构控制问题．通过非奇线性变换建立了系统的滑动模运动方程，设计了系统的无记忆功能的变结构控制器，给出了运动轨线到达滑动模态区的时间的估计．     

含未知输入的非方离散广义系统的观测器设计与输入估计

研究了含未知输入的非方离散广义系统的输入解耦观测器设计问题．当系统脉冲能控时，把部分状态与未知输入一起作为新的未知输入，通过输入一状态对的非奇异变换，把非方离散广义系统的观测器设计问题等价地转化为离散正常状态空间系统的相应问题．给出了观测器存在的充分条件和简单的设计方法，并用观测器的状态，系统的控制输入和输出渐近地估计了系统的状态和未知输入．     

不确定广义系统的有限时间终端滑模控制

研究了一类不确定广义系统的有限时间终端滑模控制问题.通过非奇异线性变换将不确定广义系统转换成受限等价形式,利用Liapunov函数的方法,提出一种有限时间终端滑模控制策略,给出相应的终端滑模超曲面和终端滑模控制律,得闭环系统渐近稳定,现了滑模运动,保证了在滑模面上系统状态变量在有限时间内到达平衡点.给出了相应的数值算例,说明了设计的可行性和有效性.     

基于Lyapunov方法的离散时间模糊控制系统设计

研究了基于 T-S模型的离散时间模糊控制器的规则化设计问题。将模糊控制系统看成是一类具有结构式不确定性的系统 ,利用 L ya-punov稳定性定理 ,提出了一类线性状态反馈控制器的规则化设计方法。通过求解离散时间 Lyapunov方程 ,得出线性状态反馈控制律。并给出了保证闭环系统渐近稳定的充分条件     

基于网络控制系统的感应电动机H_∞鲁棒控制

为解决网络化感应电机控制中的干扰抑制问题,提出了感应电机网络化鲁棒控制模型。该模型运用直接反馈化方法将具有强非线性的感应电机数学模型线性化,然后引入具有时延的网络控制系统。通过设定最大网络时延,并运用矩阵不等式等方法,给出了系统鲁棒稳定的充分条件和状态反馈控制算法。仿真结果表明,该鲁棒控制策略动态性能优于具有时延的比例微分积分控制(PID)方法,能够对转子电阻参数摄动进行有效抑制。     

Sliding Mode Control Approach for Electrically Controllable Clutch of AMT Based on the Feedback Linearization

A sliding mode control approach based on the feedback linearization is proposed for the electrically controllable clutch of AMT vehicles. The nonlinear dynamic model for the hydraulic actuator associated with clutch is established. By means of the exact feedback linearization procedure of differential geometry, an equivalent, fully controllable and linear model is derived via a homomorphic transformation for the AMT clutch system. Furthermore, a sliding mode control is introduced to improve robustness. The tracking tests are performed using the sliding mode control on a Santana LX passenger car, and the experimental results prove that this nonlinear controller is of fine robustness and high degree of tracking accuracy.     

控制时滞与测量时滞采样系统的最优扰动抑制

研究在持续外部扰动作用下,具有控制时滞和测量时滞的采样线性系统前馈-反馈最优扰动抑制控制器设计问题.首先将采样系统离散化为时滞离散系统,再利用模型转换将时滞离散系统转换为无时滞系统;对转换后的系统设计前馈-反馈最优控制器,证明其存在唯一性;通过求解Riccati矩阵方程和Stein方程,设计含控制记忆项的最优控制律,利用控制记忆项补偿时滞对系统产生的影响;然后通过构造降维状态观测器解决前馈控制物理不可实现以及状态不完全可测的问题.最后通过仿真示例,证实运用模型转换方法所设计的最优扰动抑制控制器,能够有效地补偿时滞给系统带来的影响,并实现扰动抑制.