连续广义系统的保成本控制

本文运用线性矩阵不等式及Riccati方程等方法研究连续广义系统的保成本控制问题并得到使闭环系统存在闭环控制器的条件;针对连续广义系统的性能指标设计一个控制器使得系统稳定且性能指标不超过某个上界。     

机器人的动态补偿最优控制

本文首先将非线性、耦合机器人的动力学方程化成定常状态方程,然后利用状态反馈配置由线性定常状态方程描述系统的特征值,最后利用二次型性能指标设计机器人系统的最优控制器,控制器的输出是二次型性能指标最小的解。     

抵御执行器故障扰动的二次性能指标可靠控制

针对线性不确定系统,在设计不确定系统保性能问题的基础上,提出了带有执行器故障的二次性能指标可靠控制问题。第一,设计静态输出反馈控制器给出了系统渐近稳定的充分条件,且满足二次性能指标。第二,考虑执行器连续增益故障,此时系统在原静态输出反馈控制器下无法维持原性能甚至是稳定性。第三,利用LMI给出了静态输出反馈可靠控制器且满足二次性能指标的设计方法。此控制器可使线性不确定系统在发生执行器故障后满足二次性能指标且依然保持稳定。最后,根据MATLAB仿真结果证明了该可靠控制器的科学性和严谨性。     

实时状态树结构模型的最优非阻塞模块化监督控制研究

针对传统的实时离散事件系统监督控制方法中存在监控器的设计复杂度高、结构不灵活且不易维护的问题,在实时状态树结构模型的基础上,提出了一种实时离散事件系统的最优非阻塞模块化监督控制方法。该方法根据不同的控制任务,将被控系统的性能指标划分为若干个子性能指标的合取形式,并且对每一个子性能指标分别设计子最优非阻塞监督控制器。由这些子最优非阻塞监督控制器构造被控系统的模块化监督控制器,给出了最优非阻塞模块化监督控制器的存在条件;通过设计协调器来解决整个闭环系统可能阻塞的问题。实验结果表明,模块化监督控制方法不但可以有效地降低实时离散事件系统监督控制器的设计复杂度,而且保证所得到的模块化监督控制器是最优且非阻塞的。     

一类时滞系统的PID控制器稳定参数集计算

针对工业控制过程中常见的时滞系统，给出了一种快速计算PI控制器所有稳定参数集的方法，推导了系统开环不稳定情形下稳定控制器存在的必要性条件．通过在该稳定参数区域上进行性能指标寻优，可以得到满足控制器设计性能指标要求的PI控制器参数区域．仿真实例表明了该方法的优越性．     

蚁群算法PID控制器在磁轴承控制系统中的应用

磁悬浮轴承是磁悬浮转轴系统的重要组成部分.由于磁轴承具有较大的非线性,难于控制,采用常规的参数整定方法很难达到较好的控制效果.因此,采用不完全微分PID控制算法,利用蚁群算法根据设定的系统性能指标实时优化控制器参数.仿真结果证明,这种控制器能够很好地满足系统性能指标的要求.     

多性能指标约束下的模糊容错控制系统设计

研究模糊非线性系统在同时具有区域极点、H∞和方差约束下的容错控制器的设计. 利用分解和等价原理,将模糊非线性系统多性能指标约束下的可靠控制问题,转换为一系列线性极限子系统的容错控制器的设计问题;利用线性矩阵不等式理论,给出多性能指标约束下的线性系统容错控制器设计方法,分析了相容指标的取值范围,并给出相容指标约束下的容错控制器设计步骤.仿真实例验证了结果的有效性.     

一类蒸汽发生器水位控制系统的分段耗散控制

基于压水堆蒸汽发生器水位的线性变参数模型,应用耗散控制理论,设计了综合和正实性能指标的状态反馈耗散控制器。应用二次型耗散控制器存在的充分必要条件,设计了对应于一个供给率函数的分段状态反馈耗散控制器。为了提高控制性能,在状态反馈耗散控制器的基础上添加了PID控制器组成了双控制系统。仿真结果验证,所设计的两种控制器不仅能够保证闭环系统的渐进稳定,并且能够满足一定的性能指标,双控制系统与串级PID控制系统相比具有更好的控制性能。     

基于神经网络的一类非仿射非线性系统的H_∞控制

利用隐函数定理和泰勒公式及中值定理,将非仿射非线性系统转变为仿射非线性系统,设计一个基于神经网络的控制器,该控制器由等效控制器和H∞控制器组成,能有效的保证闭环系统的稳定及跟踪误差渐近收敛于零,并且使干扰对系统的影响衰减到指定的性能指标.     

一类蒸汽发生器水位控制系统的分段耗散控制（英文）

基于压水堆蒸汽发生器水位的线性变参数模型,应用耗散控制理论,设计了综合和正实性能指标的状态反馈耗散控制器.应用二次型耗散控制器存在的充分必要条件,设计了对应于一个供给率函数的分段状态反馈耗散控制器.为了提高控制性能,在状态反馈耗散控制器的基础上添加了PID控制器组成了双控制系统.仿真结果验证,所设计的两种控制器不仅能够保证闭环系统的渐进稳定,并且能够满足一定的性能指标,双控制系统与串级PID控制系统相比具有更好的控制性能.     

一种自适应容错H_∞控制方法

针对有执行器故障的连续时间线性时不变控制系统,结合自适应控制方法和线性矩阵不等式(LMI)技术研究系统的容错H∞控制问题.利用LMI得到一个定常控制增益并同时优化系统干扰抑制性能(H∞性能).在定常控制增益基础上加上自适应控制方程得到完整的状态反馈控制器,使得系统在执行器故障下稳定,并通过李亚普诺夫第二稳定性定理,证明所提出的自适应容错控制系统比定常增益容错控制系统具有更为优越的干扰抑制性能.最后给出一个数值例子来验证该方法的有效性和优越性.     

LINGUISTIC SELF-ORGANIZING PROCESS CONTROLLER USING GENETIC ALGORITHM

A linguistic self-organizing controller using genetic algorithm is presented, whose control policy is able to generate, develop and improve. The scaling factors can be chosen automatically.Optimizing the scaling factors by genetic algorithm instead of trial or experimental method which is often used in conventional linguistic self-organizing controller eliminates the drawback of an exhausive search of the GE*GC*GU space by human operator, and also produces the better system response and a set of better control rules. A number of simulations on linear dynamic systems as well as non-linear systems such as second order process with a random disturbance, third order process with time lags and the cart-pole balancing problem etc. are described in this paper, which shows that the controller has strong adaptive properties and gives better performance than that of the conventional linguistic self-organizing controller.     

卫星编队飞行的协同控制

为了实现卫星编队飞行任务,设计了卫星编队飞行队形协同控制。考虑控制精度以及小推力卫星变轨时间长等特点,采用了相对运动的非线性动力学方程进行数学建模,并采用精度较高的相对轨道根数法设计了目标队形。应用滑模控制理论,设计了跟踪控制器,并通过Lyapunov稳定性理论,证明了控制系统全局渐近稳定性。通过一个“1颗主星与3颗从星”编队的测量基线放大控制仿真,验证了该控制器的可行性。结果表明,该控制器具有控制精度高、实时性强等特点,可用于卫星编队飞行队形协同控制。     

广义系统的可靠最优调节器设计

在实践应用过程中,控制元件(包括执行器或传感器)的失效往往会造成系统不稳定或性能指标难以达到·因此研究如何利用仅存的有效控制元件来实现控制目标十分必要·由此"可靠控制"应运而生,即无论特定集合中的某些控制元器件失效与否,都要求所设计的控制器能保证系统的稳定性和各项性能指标的实现·针对执行器失效的线性广义系统,给出可靠最优调节器设计方法,所设计的状态反馈控制器能够使执行器故障系统具有正则、渐近稳定、无脉冲,且此时的二次性能指标小于正常情况下的二次性能指标·     

凸多面体不确定离散广义系统保性能控制

研究了凸多面体不确定离散广义系统的保性能控制问题, 目的是设计一个状态反馈控制器,使得闭环系统渐近稳定且相应的性能指标不超过某个确定的上界,通过构造参数依赖的Lyapunov 函数方法,得到闭环系统稳定的充分条件和保性能控制器的设计方法.     

一种自学习专家控制器

对一类系统提出了一种两级产生式自学习专家控制器,该控制器依据一种较为完善的特征模型,将控制理论的定性知识应用于专家控制和自学习控制之中,从而使该自学习专家控制器具有良好的控制性能和适应性,仿真结果证实了这一点.文中还对两级控制分别给出了两种高效的推理方法,增强了控制的实时性。     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

方向未知的非仿射非线性系统的模糊滑模控制

为解决一类控制方向未知的非仿射非线性系统的控制问题, 提出一种新的自适应模糊滑模控制方法, 无需系统控制方向和不确定项的上界的先验知识。采用模糊逻辑系统直接逼近控制器中的未知部分, 在参数自适应律中引入Nussbaum函数处理控制方向未知问题。用一类光滑非线性饱和函数改进传统的积分滑模面, 能使控制器在保证传统积分滑模控制跟踪精度的同时获得更好的动态性能。利用李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性。数值仿真验证了算法的有效性。     

多种控制元件同时失效情形下时滞系统的可靠控制问题的研究

针对一类非线性不确定时滞系统,讨论了在执行器和传感器同时失效情形下,鲁棒可靠控制器的设计问题.此类系统中既有状态时滞,又有控制时滞,且在状态矩阵和控制增益矩阵中均含有不确定性.在假定失效的执行器和传感器输出为零的条件下,基于状态观测器,设计状态反馈控制器,使得闭环系统不仅在正常运行时保证其鲁棒稳定性,而且在特定集合中允许失效的任意一个或部分执行器和传感器同时失效时,仍能保证基本性能不变.仿真实例表明所设计的可靠控制器的有效性.     

基于扩张状态观测器的多机系统非线性协调控制

针对精确反馈线性化(EFL)的非线性控制器鲁棒性差、结构复杂的缺点,提出了基于扩张状态观测器(ESO)的多机电力系统汽门和励磁的非线性分散协调控制策略。同时给出了基于EFL的分散协调控制策略。数字仿真表明,当标称参数与电网实际一致时,基于ESO的非线性控制器能达到EFL控制器的非线性控制效果,但基于ESO的非线性控制器设计无需电网的有关参数,在标称参数与实际电网参数有误差时,基于ESO的非线性控制器较EFL具有更佳的鲁棒性和适应性。