多重极点出射角计算方法研究及求根轨迹程序设计

本文提出了当闭环系统特征方程具有多重极点时,根轨迹在极点处的出射角的计算方法和公式,并利用Newton-Raphson迭代法编制了求取控制系统根轨迹的计算机程序。该程序可求得根轨迹在复平面上的位置及根轨迹上各点的增益,并可绘制出完整的根轨迹图。     

用公式法求系统的开环传递系数

根轨迹作为研究系统动态特征的一种方便工具,在电子计算机尚未普及的今天,仍被广泛地应用着。一般地说,作系统分析和动态参数整定时,在已知系统的开环传递函数G_K(s)及与主导闭环极点相对应的阻尼比ξ的条件下,往往要求出系统的闭环主导极点,或临界振荡点及与主导极点相对应的与开环传递系数成比例的K_1值。其中,系统的临界振荡点较容易求知,在此不详加讨论。本文重点讨论系统的闭环极点和与开环传递系数成比例的K_1值。这对于三阶以下的系统还不困难,但对于三阶或四阶及四阶以上的     

闭环离散系统稳定性的Nyguist判据新公式

本文对闭环离散系统稳定性的奈奎斯特判据进行了深入的研究,提出一个比较简便的能取代原奈奎斯特判据的新公式。如果已知闭环离散系统的开环Z传递函数的α特性曲线图,又知开环Z传递函数在Z平面单位圆上极点的个数,以及在单位圆外极点的个数,那么可利用一个新公式直接判定闭环离散系统的稳定性。     

混合系统PID控制及稳定性分析

由于被控对象为常见的二阶线性连续系统,而计算机通常只对离散信号进行处理,所以控制器采用离散的PID控制器,并在连续模块与离散模块之间采用零阶保时器,从而构成一个混合反馈控制系统.由于Z变换使得时域与频域系统形成一一对应的关系,故在分析过程中把整个闭环系统都化成统一的Z变换形式,并给出此系统的开环与闭环传递函数计算公式,从而推导出开环传递函数的幅值裕度和相角裕度.应用线性矩阵不等式(LMI)方法,先设定一个线性不等式区域,形成LMI区域的特征函数来分析整个闭环系统的稳定性,通过构造一个矩阵不等式并求解出一个正定对称矩阵,使得闭环系统Z变换后的特征值都在单位圆内部,从而所得到的闭环系统具有稳定性及较强的鲁棒性.     

相平面分区控制闭环特性的分析与仿真

相平面分区控制器是根据偏差和偏差变化的大小在相平面上采用不同的作用力使系统达到控制要求的控制器。本文介绍了相平面分区控制的基本原理,分析了相平面分区控制系统的稳定性和抗干扰性能与五个作用力的关系,仿真比较了单位阶跃输人时相平面分区控制与闭环PID控制系统的抗干扰能力。仿真结果表明该控制器不仅能使开环不稳定系统稳定而且具有良好的抗干扰能力,验证了理论分析的有效性。     

一类线性不确定多时滞系统的鲁棒控制

采用频域法研究了一类含多个未知常时滞的线性不确定系统的区域鲁棒控制问题，建立了使闭环系统极点分布在复平面左半平面的某个对称区域的线性矩阵不等式(LMI)条件．所得结果只依赖于时滞和不确定参数的上界并表示为LMI形式，易于进行数值处理．最后以一个例子显示其具体应用方法．     

综合性最优控制及其在直流调速系统中的应用

提出了一种以线性二次型性能指标为基础的综合性最优控制问题，研究了单输入系统开环和闭环特征多项式与性能指标中的加权矩阵之间的关系，根据这些关系可以确定一个具有指定闭环极点的最优控制系统，最后把它们应用于双闭环直流调速系统中的速度调节器的设计。仿真结果表明，这种设计方法是可行的；且具有比较令人满意的设计效果。     

线性闭环系统的动态性能分析

采用状态反馈实现线性闭环系统的极点配置。着重研究线性闭环系统传递函数的零点、能控性、能观性和极点分布,以及多变量系统的零极点相消等问题。并通过实例予以阐明。这些都与观测器的设计很有关系,有一定的参考价值。     

极点配置系统的品质评估

极点配置是一种控制系统设计的重要方法.系统品质取决于闭环控制系统的零极点位置(在S平面或Z平面上).虽然这个方法可用于全状态反馈控制系统或部分状态反馈系统,但至今很少讨论到零点对时间响应的影响的定量计算问题。根据预期时间响应与极点位置的关系,本文给出最优极点配置的选择与分部权系数的估计.     

多变量离散系统的鲁棒自适应极点配置算法

对带有外部扰动和未建模动态的多变量系统提出了一种自适应极点配置算法．证明了当外部扰动的上界和未建模动态的相对界满足一定约束时,只要将闭环极点配置到原点的适当小邻域内,得到的闭环自适应控制系统具有鲁棒稳定性．     

风电机组控制系统稳定性分析

风电机组系统的稳定性直接涉及到整机性能、安全及寿命,是机组设计中必须考虑的内容之一。通过GH Bladed软件的模态线性化方法对风电机组进行分段线性化处理,在Matlab/Simulink中搭建风电机组控制算法的非线性仿真模型,然后分别采用阶跃响应、根轨迹、伯德图、Nyquist曲线对比分析开环控制和闭环控制系统的稳定性、闭环控制系统在无扰动和有扰动情况下的稳定性情况,并对某2 MW机组的控制系统进行稳定性分析,分析结果表明,系统是稳定的。对风电机组控制系统进行稳定性分析为风电机组设计如机组的安全性、可靠性、鲁棒性等问题提供一定的理论依据。     

输入延迟系统的切换伪预测镇定控制器

为一类具有输入延迟的系统设计切换伪预测器,在避免含有输入积分项的同时,实现了精确的状态预测,为应用非延迟系统的控制器设计方法提供了基础和依据,从而可简化闭环系统稳定性和动态性能分析.以控制量实际影响系统状态的时刻为界,将原系统划分为开环和闭环2个子系统,据此构造具有切换结构的伪预测器预测系统状态.利用预测状态为输入延迟线性系统设计镇定控制器,并证明了闭环系统的渐近稳定性.     

确定离散系统线性调节器加权矩阵的参数化方法

本文给出了一种确定离散系统线性调节器加权矩阵的新方法。文中推导了加权矩阵与开环特征多项式系数、最优闭环特征多项式系数之间的直接关系。只要给定一组期望的闭环极点,可以很容易地确定与之对应的加权矩阵,并且不必求解复杂的代数Riccati方程也可得到满足期望极点配置要求的状态反馈增益矩阵。     

用频域模型近似多变量系统时的反馈稳定性

本文研究线性多变量系统当其模型不能精确获得时的频域稳定性问题。使用真实系统的近似频域模型，通过线性算子在复频域上的压缩条件，利用系统构模误差矩阵的范数运算得到了真实系统开环逆的范数上界以及近似模型闭环稳定后使实际系统也保持闭环稳定的一个新的充分条件；所得结果亦可应用于开环不稳定最小相位系统。     

Boundary Control for an Unstable Wave Equation in Annular with Symmetrical Initial Data

A problem of boundary stabilization of a wave equation with anti-damping term in annular is considered.This term puts some eigenvalues of the open-loop system in the right half of the complex plane.Suppose the initial and boundary conditions are rotationally symmetric,the equation in two-dimensional(2-D)annular is transformed to an equivalent one-dimensional(1-D)equation in polar coordinates.A feedback law based on the backstepping method is designed.By a successive approximation,it's proved that there exists a unique solution of the integral kernel which weights the state feedback on boundary.It's also proved that the energy function of the closed-loop system decays exponentially,implying the exponential stability of the closed-loop system.The effectiveness of the control is illustrated with numerical simulations.     

不确定线性系统区域极点配置静态输出反馈可靠控制

对含有状态不确定项的线性系统,在连续增益故障模型的基础上,提出带有执行器故障的圆形区域极点配置的静态输出反馈的可靠控制问题.首先给出了在不考虑故障时设计控制器使系统保持渐近稳定的充分条件;然后讨论了对于同一系统同一控制器在考虑执行器故障时系统出现不稳定;接下来,针对同一故障模型重新设计静态输出反馈控制器使系统在发生故障后仍保持渐近稳定.利用线性矩阵不等式(LMI),在考虑执行器故障模型的基础上,给出了圆形区域极点配置的静态输出反馈的可靠控制器存在的充分条件.仿真结果进一步说明当系统发生故障时,正常控制的闭环系统极点可能离开所给定的圆形区域,而可靠控制的闭环系统仍然会保持极点在给定的圆形区域内,从而看出对系统进行极点配置的静态输出反馈的可靠控制的必要性.     

数字计算机研究闭环根

本文采用把开环传递函数分解成若干基本单元,然后按一定的规律迭加,从而求出闭环特征方程根的研究方法。它具有计算准确,精度高,速度快的特点,一般只须2—3分钟,便可绘出任意阶次闭环系统(在正反馈与负反馈条件下)的根轨迹。本文还建立了一种数学模型,它为用计算机分析和研究闭环根带来很大的方便。     

线性控制系统Nyquist稳定判据的教学方法研究

在自动控制原理学习中,线性控制系统的频域分析法是一个重要的部分,而Nyquist稳定判据是其中一个重点教学内容。为了提高学生对概念的理解,针对Nyquist稳定判据中的定义、开环幅相频率特性图的绘制、虚轴上有开环极点时图形的绘制以及稳定性判断等容易出错的地方进行了详细的讲解。在Nyquist图绘制方面对起始点和终止点相角的确定进行了分析,对曲线的补画也做了全面地总结,并结合实例进行了说明。     

时滞不稳定系统的串级内模控制

对于工业控制过程中的时滞不稳定过程,提出串级内模控制设计方法.为避免开环不稳定极点对系统的稳定鲁棒性和抑制扰动能力的影响,对控制器进行了稳定鲁棒性以及抑制扰动能力的分别设计,首先利用反馈方法整定内环的不稳定系统,然后设计前馈-反馈控制来抑制被控过程的扰动;最后使用内模控制方法对时滞被控过程进行串级外环控制,以达到对给定值的跟踪.仿真结果表明所提出的控制方法能很好地解决稳定鲁棒性和抑制扰动的均衡,且对于控制系统中过程变化引起的模型失配,可通过调整内模控制器的滤波器时间常数λ来提高控制系统的鲁棒性.     

存在视场丢失的机器视觉精度补偿方法

无论Eye-in-Hand或Eye-to-Hand型式的机器视觉控制系统,均存在视场受限、丢失等情况,从而无法在一定距离、角度内对目标进行在线视觉测量,进而无法建立全闭环的伺服控制.基于Eye-in-Hand型式的机器视觉控制系统,以及最短测量距离Lmin,提出一种闭环与开环相结合的伺服控制系统:即测量距离大于Lmin时为位置反馈型闭环控制的原位调姿,在测量距离小于Lmin时为位置给定型开环控制,机器人以相对线性运动进给到目标位置.针对该过程中的偏移问题,提出了前馈补偿模型,即利用前期运动数据对运动误差进行估计.实验证明,该方法能有效地补偿定位误差.