跟踪误差的增量式模型预测控制

针对一类工业生产过程中实时跟踪问题,本文提出一种增量式模型预测控制算法,其基本思想是在预测模型中根据跟踪误差采用速度响应来建立预测模型,并在预测模型中采用控制量的增量软约束和在线滚动优化方法使其二次性能指标达到最优。理论分析和Matlab仿真实验结果表明,该控制算法能获得良好的跟踪性能、平稳的被控对象动态响应以及更强的闭环系统鲁棒性。     

具有过阻尼特性系统的模型算法控制改进算法

针对大多数工业过程被控对象具有过阻尼特性的特点,提出一种模型预测控制改进算法,可减小截取被控对象时间响应有限序列为内模的截断误差,使取为内模的被控对象时间响应有限序列的长度大大减小,进而大大减少在线预测计算量。     

基于T-S模型模糊神经网络预测的退火炉温度控制

目的提出一种能够提高退火炉温度控制系统的性能和精度的具体方案,增强控制系统的鲁棒性.方法针对退火炉温度控制系统具有多变量,非线性和不确定性的特点,将T-S模糊神经网络与预测控制相结合,在线建立被控对象的数学模型,并用BP神经网络控制器对所得到的信息在线修正,进而控制退火炉炉温.并通过仿真与传统的模糊PID控制方案进行对比分析.结果 T-S模糊神经网络预测控制方案具有较强的控制精度和动态性能,预测精度高、容错性好、收敛速度快,基本无超调等特点.结论 T-S模糊神经网络预测控制能够提高产品退火质量、节能环保,可以应用于退火炉炉温的优化控制.     

一种基于跟踪误差变化率的动态矩阵控制算法

作为一种基于对象阶跃响应的预测控制算法,动态矩阵控制在性能指标函数中通过对跟踪误差的优化及对控制量增量的软约束来保证控制的性能,指标函数中并没有考虑跟踪误差变化率对系统动态响应的影响.为了使对象具有更好的动态响应,笔者基于优化性能指标函数中的跟踪误差项,在指标函数中引入跟踪误差的微分项,提出一种改进动态矩阵控制算法,使得对象的动态响应更加平稳,闭环系统的鲁棒性更强.理论分析和计算机仿真结果表明了改进后的算法使系统具有更好的控制品质.     

基于多Agent可重构生产系统控制模型

为了提高和改善当前生产系统对多变市场竞争环境的响应特性和应变能力,借鉴人体的组织结构和运行机理,把制造资源视为被控对象,将生产系统分成控制器与被控对象两部分,建立生物型可重构生产系统控制模型,设计具有人体神经-内分泌-免疫系统控制性能及特点的控制器功能结构,并结合多Agent技术阐述生产系统自组织重构过程及其构件化信息处理技术. 结果表明,通过各Agent之间的协作,可形成一个协同、自治并支持全局优化的可重构生产系统.     

时滞系统的动态矩阵控制算法中参数的选取

时滞现象在工业中广泛存在,预测控制可以很好地解决时滞对系统的影响,但预测控制允许设计者自由地选择优化性能指标的形式.因此,对于同一被控对象,若在性能指标中取不同的时域参数和权矩阵,就可能导致完全不同的控制效果.文章以单变量动态矩阵算法为例,讨论了时滞系统的动态矩阵控制设计参数与控制性能之间的关系.     

板坯连铸二冷与轻压下动态设定控制系统平台

为提高铸坯质量与生产效率,针对大型板坯连铸机设计开发了二次冷却与轻压下动态设定控制算法及其运行平台;支持动态二次冷却、动态轻压下设定控制、动态仿真、设备与控制算法配置、平台自身监控与诊断等功能.平台采用分布式结构,由输入输出、控制算法、虚拟被控对象、运行平台管理、监控操作等5个子系统组成;子系统独立运行,采用事件驱动,通过实时数据库共享数据.动态仿真子平台实现了频繁变化的浇铸过程的动态模拟,弥补了静态模拟的不足.两年多的在线运行实践表明系统稳定可靠、可用率达99.6％;铸机生产效率与铸坯质量也有了明显提高.     

基于多模型切换的智能控制研究

针对实际对象在不同工况下的模型参数突变 ,提出了基于多模型切换的智能控制方法 .应用自适应模型库算法来建立多个模型而无需被控对象的先验知识 .在系统运行过程中 ,由常规自适应模型和重新赋初值自适应模型在线自动地建立多个模型及相应的控制器 .在每个采样时刻根据性能评价函数来选择最佳控制器 .证明了该算法能够保证闭环系统的稳定性和跟踪误差的渐近收敛性 .仿真结果表明 ,本文所提出的方法使系统的动态响应品质得到了明显的改善 .     

动态矩阵控制在飞翼无人机自动着陆时的应用

进场着陆是飞行的复杂阶段,虽然仅占整个飞行的2%～3%,却大约有1/3的飞行事故发生在此阶段。无尾飞翼无人机着陆下滑时对飞机的速度和姿态具有很高的精度要求,但有时仅靠油门控制飞行速度不能满足要求。针对这一情况设计了一种升降舵加阻力方向舵模型预测控制系统。先采用PID控制加快被控对象的响应速度,在此基础上建立基于动态矩阵控制(DMC)算法的模型预测控制器。DMC的在线优化和反馈校正等特点有效地提高了系统的整体性能。仿真结果表明,与经典PID控制器相比,该系统能够更好地跟踪下滑轨迹,提高无人机的动态响应,并且严格控制下滑速度。     

基于RBF神经网络的结构动力响应预测

介绍了径向基函数(RBF)神经网络学习速度快,动态仿真性强,具有较强的输入输出映射功能和全局最优逼近的结构特点.针对快速预测结构动力响应有助于克服结构振动控制中时滞效应的特点及BP网络存在的问题,应用RBF网络对结构的位移、加速度进行了预测,并采用BP网络作对比研究.仿真结果表明RBF神经网络训练速度快,精度高,可及时为主动控制建筑结构响应提供较为准确的优化性能指标,从而为实现在线实时控制结构响应提供优良的保证.     

驱动参数对三通电磁阀动态响应特性的影响

通过实验研究了驱动电压、反向消磁脉冲等驱动参数对共轨燃油喷射系统中三通电磁阀动态响应性能的影响,同时对驱动参数进行了优化控制.结果表明:提高驱动电压可以有效地提高三通电磁阀的动态响应性能;在不同驱动电压下,对于同一正向励磁脉冲都有一个最优的反向消磁脉冲,这时三通电磁阀的动态响应特性最好;驱动电压越高,最佳消磁脉冲越小,最佳消磁脉冲变化越缓慢.对驱动参数进行优化控制后,三通电磁阀的动态响应性能得到了大幅度的提高.     

车辆单神经元模型参考自适应控制算法研究

针对智能车辆油门控制系统,提出了一种单神经元模型参考自适应控制算法.首先通过实验研究获得油门控制系统的传递函数,再以该函数获得的数学模型为依据设计了自回归滑动平均模型（NARMAX）神经网络,并对系统输出进行离线辨识和在线预测.采用免疫模糊思想改进二次型单神经元控制算法,构建基于NARMAX神经网络预测的模型参考自适应控制系统,定义了一种评价车辆纵向运动的目标函数,采用浮点遗传算法寻找各控制器的最优值.仿真结果表明,NAR-MAX神经网络可辨识和预测车辆油门系统的动力特性,与免疫模糊和二次型单神经元算法相比,单神经元模型参考自适应算法的阶跃响应速度显著提高.     

基于改进型指数趋近律的模糊滑模控制

针对传统滑模控制应用在永磁同步电机调速系统中存在转速超调量大、趋近滑模面速度慢、稳定性差、系统抖振等问题,提出一种基于改进型指数趋近律的模糊滑模控制方法。首先,在传统指数趋近律的基础上引入系统状态变量,使系统趋近速度与状态变量的变化相关;其次,通过设置系统状态滑模面与指数项系数的模糊规则,对滑模参数实时整定,使得趋近过程得到动态控制;同时,针对符号函数sgn(s)在切换过程不连续的问题,对其做出改进,使得系统可以平滑切换;最后,仿真结果表明,该方法相比于传统指数趋近律响应速度更快,抗干扰能力更好,动静态性能得到改善,系统的有效性得到验证。     

基于LQG控制的整车8-DOF系统振动分析

建立了整车8-DOF系统动力学模型,考虑了主动悬架控制,并增设了主动座椅控制,设计了车辆主动悬架系统的LQG控制器。基于Matlab仿真平台建立了整车8-DOF系统动力学仿真模型,对所得最优控制策略下的动态响应进行了仿真验证。仿真结果表明:为了改善人椅系统质心及车身质心的跳振性能需要在一定程度上弱化各轮轮胎动位移性能。从控制效能上来看,该最优控制器能够满足各行驶状态下对悬架性能的要求,改善了车辆的行驶平顺性。     

飞机在结冰条件下的最优边界保护方法

为确保结冰条件下的飞行安全并充分发挥飞机性能,提出了一种最优边界保护方法.以关键参数及其变化速率为控制对象,在分析最优边界保护下关键参数及其变化速率特性的基础上,选取调节量和调节时机作为调节参数,并构建这2个调节参数最优值之间的解析关系.针对机翼失速问题,给出动态飞行边界的确定方法,最终通过计算实现结冰条件下的最优边界保护.仿真结果表明,该方法行之有效,为结冰条件下的飞行安全研究拓展了新的思路.
     

多轴转向车辆模型跟踪控制分析

为降低对多轴转向车辆的控制难度,在考虑前轴机械转向对车辆转向性能的影响的基础上,对多轴转向车辆动力学模型进行了改进,将前轴车轮转角隐含到控制变量中;在改进的动力学模型的基础上,利用模型跟踪控制理论结合极点配置方法对多轴转向车辆进行了分析,得到车辆在不同车速情况下的横摆角速度和质心侧偏角的瞬态响应和频域特性.分析结果表明,利用模型跟踪方法对车辆进行控制,能获得较理想的跟踪效果,车辆在高速时瞬态响应没有超调量,响应时间缩短,提高了车辆在高速时的稳定性.     

基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

为了改善直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,使电机稳定运行,基于预测控制理论,设计了适用于直线电机速度环控制的动态矩阵控制器,将传统的直线电机三闭环控制系统中的速度环PID控制器替换为动态矩阵控制器,并分别搭建基于PID速度控制器和动态矩阵速度控制器的永磁同步直线电机三闭环仿真模型,在此基础上给控制系统施加阶跃信号,并进行突加负载和突减负载的仿真,将2种控制器控制下的系统响应结果进行对比。仿真结果表明,当速度环采用动态矩阵控制后电机的响应速度更快,超调更小,使电机速度更快达到稳定。改进后的速度环控制器提高了直线电机控制系统的鲁棒性,改善了直线电机的动态响应性能,提高了控制系统的抗扰动能力,有利于电机在负载变化较大的情况下运行。     

双层高阻尼隔振器动力学特性研究

提出一种由正负刚度元件组成的双层高阻尼隔振器,并建立其系统动力学模型.分别采用拉氏变换给出其频响特性和力传递率,利用四阶龙格-库塔法得到其时域响应.通过与单层/双层参考线性隔振器和单层高阻尼隔振器的动力学特性对比,双层高阻尼隔振器可以在中低频段较宽范围内实现振动响应的有效控制,且对多频激励的控制效果最优.文中重点关注了高阻尼隔振器设计参数刚度比α和安全系数ε对其响应特性的影响.计算结果表明:参数选择合适,可实现高阻尼隔振器无谐振峰的振动控制效果.      

电控燃料喷射大功率气体发动机的试验研究

针对大功率气体发动机的进气管回火和扫气过程燃料流失等问题,建立一种气体燃料电控喷射装置,进而实现大功率气体发动机的燃料多点顺序间歇供给。搭建发动机试验平台进行发动机启动、怠速稳定性、各缸均匀性调整以及增减负荷的试验。结果表明,气体燃料电控喷射装置可以有效地实现燃气量的实时独立调节,发动机运行平稳,验证了技术的可行性。通过应用气体燃料电控喷射装置,增大发动机扫气重叠角和提高压缩比,可进一步改善发动机性能。