预测函数控制及其应用研究

介绍并分析了预测函数控制（PFC）的基本原理和特点，给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法。将PFC和PID控制相结合，提出了PFC－PID串级主汽温控制策略。系统的内回路采用PID控制，内回路和主调节区对象构成PFC的广义被控对象，对广义被控对象进行拟合简化得到一阶加纯滞后对象，作为PFC的预测模型，算法简单；预测模型失配时，系统仍具有良好的控制品质，易于工程实现，具有较高实用价值。大量仿真实验表明，，采用PFC－PID串级控制策略的主汽温控制系统的动态品质明显优于采用PID串级控制策略的系统，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

全闭环炮控伺服串级控制研究

针对传统全闭环炮控伺服系统因运动耦合难以实现快速、精确调炮问题,分析耦合产生原因,提出全闭环炮控伺服串级控制技术.将运动耦合视为对两个伺服控制通道的速度扰动,利用捷联惯导所测量的空间角速率作为反馈构成空间角速率环以控制调炮速率,抑制扰动影响,通过理论分析和仿真验证,其结果表明,全闭环炮控伺服串级控制技术能够有效地抑制扰动影响,使得伺服系统能够在较短的时间内达到系统所要求的稳态精度.     

电液伺服系统滑动模态变结构控制

针对泵控电液伺服系统，用优化方式确定切换函数，用到达条件确定为结构控制律，从实际应用的观点出发，设计了降维观测器，用以观测火炮俯仰速度，再用这种估计的状态构造切换函数，解决变结构控制问题。仿真与试验表明，基于最优化方法设计的滑动模态变结构控制系统, 对外部干扰和参数不确定性具有强的鲁棒性，已成功应用于系统复杂、环境复杂和控制性能要求高的火炮电液伺服系统中，大大优于传统的PID控制系统。     

基于无源性永磁同步电机模糊滑模控制系统研究

结合无源性控制和滑模控制两种非线性控制方法,并引入交流伺服系统,提出永磁同步电机(PMSM)的无源性滑模控制方法。文中分析了PMSM的无源性,并由此推导出矢量控制算法,采用滑模控制方法,设计了滑模速度控制器,从PMSM能量无源性的角度对控制器稳定性进行了证明,控制器参数由Lyapunov函数稳定性理论给出。针对滑模切换函数的高频"抖动"现象,采用模糊控制方法,设计了模糊切换函数,削弱了滑模切换函数的"抖动"。Simulink仿真和dSPACE实验结果表明:控制系统能够稳定运行,具有良好的动、静态性能和抗扰动能力。     

交流伺服系统的全局鲁棒滑模控制及其仿真研究

本文针对交流伺服系统，提出了一种新的全局鲁棒滑模控制方法。它可以使系统的整个响应都具有滑模控制的特点，从而实现全局鲁棒控制。控制算法简单，便于实际系统实现。仿真研究结果表明了这一方法的有效性     

伺服系统模糊滑模控制器的设计与仿真

将模糊逻辑控制与滑模控制相结合，给出了一种模糊滑模控制器的设计方法。并针对伺服系统具有参数变化范围大、干扰源多等特点，设计了基于模糊滑模控制的伺服系统的结构。最后将该方法用于某机器人的机械臂的控制，并在参数大范围变化、正弦扰动作用等条件下进行了仿真。仿真结果表明，模糊滑模控制能有效地削弱传统滑模控制的“抖动”现象，并且在一定条件下具有很强的鲁棒性。     

基于纳什优化的多变量系统的解耦预测函数控制

针对状态反馈控制系统，提出多输入多输出系统的解耦预测函数控制算法设计。利用预测函数控制算法的特点，引入基函数增加了设计的自由度，减少了在线计算量。通过采取分散优化策略代替整体优化，基于纳什优化实现系统的解耦控制。仿真结果表明该方法具有很好的控制效果。     

一类串级不确定非线性系统的最优滑模控制器设计

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于SDRE控制的最优滑模控制方法。该方法采用两环控制结构，外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制，用以产生最优滑模面。内环控制器设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感。同时提出了两种求解依赖于状态的Riccati方程的方法，所设计的最优滑模控制器能使串级不确定系统具有鲁棒稳定性。最后通过一个仿真算例，验证了该控制方法的有效性。     

永磁交流位置伺服系统串级复合滑模控制

针对某永磁同步电动机位置伺服系统负载力矩和转动惯量变化大、干扰力矩强的特点,以及统一滑模变结构控制速度限幅的难题,提出并设计了串级复合滑模变结构控制器.其中速度环通过增加积分环节来消除滑模控制的力矩抖动,位置环通过复合滑模控制的设计来消除稳态滑模控制的抖振.计算机仿真结果表明,该控制器不仅响应速度快、无超调、控制精度高,同时对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性.     

一种改进的预测函数控制法

采用正弦多项式的基函数形式代替传统的级数多项式,基于离散状态方程建立了一种改进的预测函数控制方法,与传统预测函数控制方法的区别是基函数的响应限制在一确定的范围内,避免了过大的基函数取值,从而获得更好的控制性能和更广泛的适用控制对象。仿真结果表明,该算法在跟踪速度、控制精度、鲁棒性和抑制干扰能力等方面比原有预测函数控制方法更强。     

基于e-σ-modification混合自适应律的鲁棒级联式侧滑飞行控制研究

针对常规布局飞机舵面故障下的侧滑飞行控制问题,提出一种基于e-σ-modification混合自适应律的级联式侧滑飞行控制方法。在滚转角和偏航角速率响应时间远小于侧滑角响应的假设下,证明了侧滑角级联回路的稳定性并给出调节时间ts与PI参数的关系。在扰动或未建模舵动态下,针对相对阶等于1和大于1的滚转角和偏航角速率通道分别设计模型参考自适应控制器(model reference adaptive controller,MRAC)。利用李雅普诺夫方法证明了在e-σ-modification律下鲁棒自适应控制内环的有界稳定,并给出在e modification律基础上能够进一步减小输出误差和控制参数误差界限的自适应增益选择方法。仿真验证表明在允许的舵偏范围内,该侧滑飞行控制方法不仅具有较满意的侧滑角保持和跟踪性能,而且能够有效减小上述误差界限,有效性得以验证。     

基于特征模型的预测函数控制的仿真研究

传统的预测函数控制通常采用一阶的预测模型,该预测模型不能完全表征被控对象,因此使得传统的预测函数控制的鲁棒性受到一定限制。特征模型是一种比动力学模型简单,但能表征被控对象特征的模型。针对预测函数控制算法的缺陷,提出了利用二阶特征模型来构成预测模型。通过与采用一阶预测模型的预测函数控制进行比较,理论分析与仿真实验结果均表明,采用特征模型的预测函数控制具有比一阶预测模型更好的控制效果,该算法在SUPCON-JX300X集散控制系统上实现。     

基于成长遗传算法的非线性模型预测控制及仿真

非线性预测控制在每个控制周期需要求取控制量,其实质为非线性优化问题。标准遗传算法时间消耗较大,难以用于控制周期较小的系统。首先证明了基于种子策略和精英保存策略的遗传算法能够保证闭环控制系统的渐进稳定性;继而模拟自然界成长过程,利用成长算子改进算法框架,并用爬山法进行实现。在具有强烈非线性的连续搅拌釜式反应器模型上进行仿真试验。试验结果表明,在不损失控制效果的情况下,成长遗传算法有效的降低了时间消耗。     

ADRC based input disturbance rejection for minimum-phase plants with unknown orders and/or uncertain relative degrees

The capability of ADRC is studied for linear time-invariant SISO minimum-phase systems with unknown orders,uncertain relative degrees,and unknown input disturbances.It is proved that ADRC can reject the unknown input disturbance and guarantee the close-loop stability for the plants with unknown but bounded relative degrees.Meanwhile,some close-loop performances can be achieved. The influence of the sensor noise is also discussed.And it is demonstrated by numerical examples that one ADRC with fixed parameters can be applied to a group of plants of different orders,relative degrees, and parameters.     

多变量灰色广义预测控制直接算法及仿真

基于多变量灰色系统模型 ,提出了一种MIMO系统的广义预测控制直接算法。该算法利用两个辨识器分别辨识被控对象和闭环系统的参数 ,从而得到控制器的参数。算法在线辨识参数较少 ,又避免了Diophantine方程和逆矩阵的在线求解 ,进一步减少了计算量 ,提高了实时性。仿真结果表明 ,该算法是有效的     

离散时间分布参数系统的模型逼近预测控制

提出了离散时间分布参数系统的一种预测控制方法。该方法采用广义正交多项式对分布参数系统的模型进行逼近,将离散时间分布参数系统的预测控制问题转化为集中参数系统的预测控制问题,运用模型算法控制方法对集中参数系统进行预测控制,求出控制律,经反演变换得出分布参数系统的预测控制。给出了该方法的具体步骤,仿真示例表明了方法的有效性。     

网络化控制系统观测器/控制器集成设计方法

针对一类网络化控制系统,提出一种输出反馈控制的新方法--观测器/控制器集成设计。该方法借助状态观测器重构系统状态,设计输出反馈控制器,将闭环系统建模为一类混杂系统。利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,以线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）形式给出了闭环系统的稳定性判据以及观测器/控制器的集成设计方法。仿真算例说明了所提出的方法简单、有效且易于实现。     

广告竞争模型的最优控制策略研究

考虑了竞争性和信息性两种广告对企业市场份额不同作用,提出一个在两强竞争情况下的动态广告投入模型,运用动态规划的Bellman方程求出模型的闭环Nash均衡解,得到企业应采取的广告最优控制策略,并进一步研究Nash均衡解有经济意义的参数范围以及Nash均衡解收敛的条件.最后用一个数值例子分析了Nash均衡下的广告策略.     

AC斩波器-Semihex~(TM)接法单相电动机调速系统仿真研究

着重研究了AC斩波调压器在SemihexTM接法单相电动机中的应用,建立了AC斩波器—SemihexTM接法单相电动机调速系统的瞬态数学模型,对单相buck型对称PWM交流斩波调压器供电的SemihexTM接法单相电动机的瞬态特性进行了仿真计算,仿真结果与理论分析相符。对正弦波电源供电和AC斩波调压器供电的仿真结果进行了比较分析,所做的工作对AC斩波调压器—三绕组单相电容电动机调速系统设计有一定的工程实际意义和参考价值。