基于Delta变换的时滞采样系统的最优减振控制

运用Delta变换的方法研究Delta域内含有控制器-执行器延时和传感器-控制器延时的采样系统最优减振控制律的设计问题.首先将时滞采样系统离散化,再利用系统转换方法和Delta算子将离散时滞系统转换为Delta域无时滞系统;然后通过求解Delta域Riccati代数方程和Delta域Stein矩阵方程得到前馈反馈最优减振控制律;最后运用仿真示例证明所设计的控制律能够有效补偿时滞及扰动对系统造成的影响.       

线性系统的输出反馈次优扰动抑制:内模原理方法

 运用内模原理研究线性系统的输出反馈扰动抑制问题.首先根据扰动的动态特性构造内模系统,将最优扰动抑制问题转化为等价的最优调节问题.然后通过构造降维状态观测器重构输出反馈中测量不到的部分状态变量;通过求解一组矩阵微分方程或矩阵方程得到次优控制律,利用控制律中的内模补偿项与外部扰动进行对消.最后采用海洋平台简化模型作仿真示例,将所设计的扰动抑制控制器与前馈反馈最优扰动抑制控制器作比较,证明所设计的控制器能够实现无静差的扰动抑制.     

汽车主动悬架系统的前馈反馈最优控制及其仿真

研究汽车主动悬架系统的线性二次型前馈反馈最优控制问题.基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过引入外部扰动补偿向量,给出了系统的有限时域前馈反馈最优控制器的设计方法.该控制器由状态反馈项和前馈补偿项构成,其中前馈项用于补偿路面扰动对系统的影响.控制器的反馈和前馈增益可通过求解矩阵微分方程得到.仿真算例说明了该方法的有效性.     

汽车发动机主动隔振系统的前馈反馈最优控制

基于2自由度的发动机简化模型,针对发动机的外部干扰信号由线性外系统的输出描述,通过引入扰动补偿信号,给出发动机系统的前馈反馈最优控制器的设计方法.该控制器由状态反馈项和扰动输入前馈补偿项构成,前馈项用于补偿干扰输入对发动机的影响,控制器的反馈和前馈增益可通过求解代数方程得到.仿真算例表明:该方法对抑制发动机的外部干扰有很好的鲁棒性.     

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.     

时变不确定受扰时滞非线性离散系统的鲁棒H∞控制

针对时变不确定时滞扰动非线性离散系统,基于Lyapunov函数及线性矩阵不等式方法,在非线性项满足特定的条件下,得到了时滞相关无记忆状态反馈鲁棒H∞控制的充分条件.研究了不确定时滞非线性系统具有时变未知且满足一定条件的不确定参数和输入、状态时滞,结果表明,鲁棒稳定判据与系统时滞的大小无关.分析了一种鲁棒控制器的设计方法,使得闭环系统是渐近稳定的.最后,通过数值实例验证了该控制方法是可行的.     

一类状态时滞系统的最优预见控制器设计

研究了一类状态时滞系统的最优预见控制器设计问题. 首先通过差分将所研究的时滞系统转化为形式上不含时滞的一般系统,然后根据已有的无时滞系统的预见控制理论设计出系统的控制器,并且给出了所设计的控制器存在的充分条件.仿真实验说明了预见前馈补偿的有效性.     

带持续扰动线性时滞大系统前馈反馈最优控制

针对在外部持续扰动下的线性时滞大系统,提出了一种前馈反馈最优控制的逐次逼近算法;将既含有时滞项和超前项,又含有耦合项的两点边值问题,转化为既不含有时滞项和超前项,又不含有耦合项的非奇次线性两点边值问题族,该线性两点边值问题族的解序列一致收敛于原最优控制问题的解;得到的最优控制律由解析的无时滞前馈反馈控制部分和伴随向量序列极限形式的时滞补偿控制部分组成,补偿项由逐次逼近法求解一族线性伴随向量方程的解序列求得;截取时滞补偿序列的有限项,得到大系统的前馈反馈最优控制律。     

基于全状态线性化的非线性系统扰动抑制

研究在持续外界扰动作用下非线性系统的扰动抑制问题.运用全状态线性化原理设计非线性扰动抑制控制律,利用其中的非线性控制抵消了开环非线性.对转换后的线性系统设计最优扰动抑制控制律,其中的前馈控制补偿了扰动对系统的影响.仿真示例验证了所设计的控制律能够有效地实现非线性系统的扰动抑制.     

基于内模原理的非线性系统扰动抑制

 研究非线性受扰系统的扰动抑制问题.运用原点线性化方法,将非线性系统在原点线性化,对线性化后的系统根据内模原理设计扰动抑制控制器,通过所设计的扰动补偿项抵消扰动对系统的影响.运用仿真示例、通过前馈反馈和内模控制器作比较、验证所设计的控制器的有效性.     

Optimal disturbances rejection control for singularly perturbed systems with time-delay

The optimal control design for singularly perturbed time-delay systems affected by external disturbances is considered. Based on the decomposition theory of singular perturbation, the system is decomposed into a fast subsystem without time-delay and a slow time-delay subsystem with disturbances. The optimal disturbances rejection control law of the slow subsystem is obtained by using the successive approximation approach (SAA) and feedforward compensation method. Further, the feedforward and feedback composite control (FFCC) law for the original problem is developed. The FFCC law consists of linear analytic terms and a time-delay compensation term which is the limit of the solution sequence of the adjoint vector equations. A disturbance observer is introduced to make the FFCC law physically realizable. Numerical examples show that the proposed algorithm is effective.     

受扰线性离散时滞系统的最优控制设计

研究含外部确定扰动的线性离散时滞系统的最优控制问题.采用逐次逼近算法给出了系统前馈反馈最优控制律的设计方法,利用扰动观测器解决了最优控制律的物理可实现问题.仿真算例表明,该算法有效并容易实现,且对外部确定扰动的鲁棒性优于反馈最优控制.     

Approximately optimal tracking control for discrete time-delay systems with disturbances

Optimal tracking control （OTC） for discrete time-delay systems affected by persistent disturbances with quadratic performance index is considered. By introducing a sensitivity parameter, the original OTC problem is transformed into a series of two-point boundary value （TPBV） problems without time-advance or time-delay terms. The obtained OTC law consists of analytic feedforward and feedback terms and a compensation term which is the sum of an infinite series of adjoint vectors. The analytic feedforward and feedback terms can be found by solving a Riccati matrix equation and two Stein matrix equations. The compensation term can be obtained by using an iteration formula of the adjoint vectors. Observers are constructed to make the approximate OTC law physically realizable. A simulation example shows that the approximate approach is effective in tracking the reference input and robust with respect to exogenous persistent disturbances.     

Approximately optimal tracking control for discrete time-delay systems with disturbances

Optimal tracking control (OTC) for discrete time-delay systems affected by persistent disturbances with quadratic performance index is considered. By introducing a sensitivity parameter, the original OTC problem is transformed into a series of two-point boundary value (TPBV) problems without time-advance or time-delay terms. The obtained OTC law consists of analytic feedforward and feedback terms and a compensation term which is the sum of a infinite series of adjoint vectors. The analytic feedforward and feedback terms can be found by solving a Riccati matrix equation and two Stein matrix equations. The compensation term can be obtained by using an iteration formula of the adjoint vectors. Observers are constructed to make the approximate OTC law physically realizable. A simulation example shows that the approximate approach is effective in tracking the reference input and robust with respect to exogenous persistent disturbances.     

基于ADRC的并联三自由度船载稳定平台稳定控制律设计

针对存在动态不确定与未知时变外界扰动下的并联三自由度船载稳定平台稳定控制问题,采用自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)技术,构造扩张状态观测器,实时估计由船载稳定平台动态不确定、未知时变外界扰动以及平台各自由度运动状态变量间的耦合构成的总扰动;设计船载稳定平台PID反馈控制律,并将总扰动的估计前馈至控制输入端补偿船载稳定平台的总扰动,以实现平台的稳定控制.理论分析表明,设计的基于ADRC的船载稳定平台稳定控制律可使其上支撑面在惯性空间保持平稳,并保证船载稳定平台闭环控制系统中所有信号一致最终有界.仿真实验结果验证了设计的基于ADRC的船载稳定平台稳定控制律的有效性以及对未知时变外界扰动的鲁棒性.