模型参考输出反馈自适应控制系统的设计

在这篇文章中,我们提出了基于运用范围较广的输出反馈方法设计控制器,调节控制器参数.只考虑单输入单输出的情况,并且假设动态过程为线性的,控制问题的模型是模型参考的,关键的假设是控制器是参数化的,这样误差也是线性的.最后我们又用例子说明了设计过程.     

基于非匹配的质子交换膜燃料电池电堆的性能控制

质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的温度系统是一类存在非匹配摄动和外干扰的多输入多输出非线性系统,且工作温度对电池的输出性能有较大的影响.为削弱此负面影响,采用输入输出线性化方法与变结构控制相结合的智能控制方法.仿真试验结果表明,温度对参数摄动和负荷干扰具有很强的鲁棒性,动态特性好,渐近稳定;温度得到稳定控制之后,设计衰减整定PID参数的常规控制器可较好地改善电池的输出性能.     

MIMO系统的H∞PID控制器的参数设计

本文应用先进的H∞控制理论,提出一种用LMI方法设计多输入-多输出系统的PID控制器参数的方法.用该方法设计出的控制器是由多个单输入-单输出的PID控制器组成,而不是多变量耦合的PID控制器.试验证明,用该方法设计出的H∞PID控制器控制效果较好,鲁棒性较强.     

含TCSC装置的单机无穷大电力系统的非线性自适应动态面鲁棒控制

针对含晶闸管控制串联电容器装置的单机无穷大电力系统,考虑摩擦阻尼系数不确定及受外部未知干扰的情况,基于非线性自适应动态面控制方法,设计了鲁棒控制器,同时得到了系统不确定参数的自适应更新律以及系统稳定运行的充分条件.采用该方法避免了传统自适应backstepping法中对虚拟控制输入的反复求导,克服了计算量过大的缺点.数值仿真结果表明,所设计TCSC非线性自适应动态面鲁棒控制器在系统动态响应和不确定参数的估计性能方面优于传统的自适应backstepping鲁棒控制器,提高了电力系统的动态稳定性.     

二次型性能的优化降阶控制器设计

在静态输出反馈控制器设计的基础上,设计线性系统在二次型性能指标下的优化降阶动态输出反馈控制器.动态反馈控制器可表示为一个最优降维状态估值器和一个最优静态反馈增益阵.控制器的输入阵,可用全维控制器输入阵的一个线性组合来表示.通过求解利用降维状态观测器的静态输出反馈,可得到降阶控制的最优反馈增益阵.最后,通过一个例子,说明本文提出的给定解控制器设计方法.     

仿射非线性系统的在线自适应模糊神经网络辨识与控制

针对单输入单输出非线性系统的自适应控制问题,提出了一种在线自适应模糊神经网络辨识与鲁棒控制的方法.该方法首先利用广义模糊神经网络学习算法,实时建立对象模型未知系统的逆动态模型,实现网络结构和参数的同时在线自适应.考虑到网络建模误差和外部干扰的存在,还设计了基于控制理论的鲁棒补偿器.仿真结果表明,该方法能对模型未知仿射非线性系统实现鲁棒输出跟踪.     

镍闪速熔炼过程的模糊动态质量模型与控制

提出了利用Ｔａｋａｇｉ－Ｓｕｇｅｎｏ（简称Ｔ－Ｓ）模糊模型建立镍闪速熔炼过程动态质量模型的方法（即考虑过去与当前的输入、输出信息对将来输出的影响）,并对其动态过程进行了结构辨识和模型参数辨识。;在此基础上,针对建立的模糊动态模型,设计了２种不同的模糊控制器,一种是建立模糊动态质量模型的逆模型来实现控制;另一种是通过模型计算输出的前馈控制加系统输出的反馈控制来实现控制。经过２个月的离线指导和实际在线     

基于动态非线性滑动模态的欠驱动船舶直线航迹控制

针对带有状态变量和控制输入约束条件以及横向漂移的欠驱动船舶,设计了直线航迹控制算法,通过对系统输出进行动态非线性滑模分解迭代设计,将单输入多输出的控制问题转化为标量零阶系统的镇定问题,并利用增量反馈控制,无需对不确定模型参数或风、流干扰进行估计,能够同时稳定船舶的航向和航迹。应用"育龙"轮的非线性水动力模型进行了仿真,结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强的鲁棒性,且其设计参数物理意义明显、易于调节。     

一类奇异H∞问题的控制器设计

讨论对象模型不包含输入到输出顺馈项的一类奇异H∞控制问题,给出了输出动态反馈控制器存在的必要条件,控制器由2个带参数的Riccati方程参数化表示.研究了Riccati方程解与参数的关系,并通过这种关系,分析了控制器的相关性质.说明了在可行的参数范围内,最小控制器增益阵的存在性.     

交流永磁同步电机的反馈线性化位置控制

提出了交流永磁同步电机多目标输出跟踪控制的一般方法,利用微分几何中的微分同胚转换,先将永磁同步电机的非线性模型转换为与之反馈等价的线性模型,再采用线性系统中成熟的极点配置的方法对虚拟的电机线性系统进行控制器的设计.该方法实现了转子位置和转子磁链的动态解耦,将多输入多输出强耦合非线性的永磁同步电机系统分解成了两个独立的单输入单输出的子系统.在此基础之上提出了带干扰随动的位置伺服控制器的设计方法,不但实现了位置的动态跟踪控制,而且还能对扰动进行动态跟踪补偿.仿真结果证实了其有效性和优越性.     

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.     

带有界扰动的仿射非线性系统的鲁棒输出反馈控制

研究带有界扰动的仿射非线性系统的鲁棒输出反馈控制问题。基于相对阶和零动态的概念,利用反馈线性化的方法,得到线性动态输出反馈控制律。当反馈控制律作用于该系统时,无扰动的闭环系统是渐近稳定的,当扰动较小时,系统的状态能够收敛到原点的一个小邻域内,并给出仿真算例说明该结论的可行性和有效性。     

一类输出反馈非线性系统的鲁棒输出调节

研究了一类具有未知非线性项的输出反馈非线性系统的鲁棒输出调节问题.与以往内模(internal model)设计的不同之处在于,由于系统未知非线性项的存在,除了外系统和对象信息外,镇定设计中产生的镇定函数也被用于构建系统内模方程;给出的backstepping算法可确保在闭环系统全局信号最终有界情况下调节输出至与零相差任意预先设定小的值.仿真结果说明了控制算法的有效性.     

离散型模糊鲁棒H∞输出反馈控制器设计

研究了离散系统的模糊鲁棒H∞控制问题.利用分段光滑的李雅普诺夫函数的线性矩阵不等式的可行解给出了静态输出反馈控制器的设计,使得相应的闭环系统内稳定并使从干扰输入到受控输出的L2增益不大于已知给定的指标值.     

离散系统的鲁棒自适应控制

本文提出一种鲁棒间接自适应极点配置控制器，它利用相对死区技术使得控制器对一类未建模动态误差和恒定了界扰动具有鲁棒性。文中详细地分析了闭环系统的稳定性和收敛性，找到了保证佤渐近稳定的充分条件。     

控制饱和系统的极限学习机控制算法

为提升被控系统的鲁棒性和控制精度,对存在控制饱和约束和内外参数摄动的非线性系统,提出一种基于极限学习机的自适应反演控制算法。针对存在控制饱和约束的非线性系统,基于所设计的辅助函数,将非线性控制饱和约束转换成常规控制输入形式,有效降低了控制器的设计难度。为提升内外参数摄动的估计精度和估计算法速度,采用极限学习机逼近内外参数摄动的综合项,构建了基于极限学习机的自适应控制算法,理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性。与自适应滑模控制器对比仿真结果显示,控制器在控制力矩总能耗、系统输出收敛轨迹上具有更优的品质。     

3轴电动转台动力耦合分析及抑制策略

针对某型号的3轴电动转台,从计算多体系统动力学的观点出发建立其运动学方程和动力学方程,并对这种耦合的影响进行了分析.提出了一种利用速度内反馈来主动抑制3轴电动转台动力耦合的策略.该策略和已有的被动解耦控制策略相比,不需要依赖对被控对象的精确建模,且比较容易实现.仿真结果证明了该耦合抑制策略的有效性,表明转台可以达到较高的位置精度和速率平稳度;转台的实际验证实验表明,控制策略使某电动转台达到了良好的性能指标.     

基于动态神经网络的非线性系统建模及其控制

结合已知机理信息构造动态神经网络 ,进行了非线性动态系统的建模 ,给出了权值调整算法。利用获得的模型 ,设计了反馈线性化控制器。由训练好的网络在线提供反馈线性化所需要的信息。为了解决模型失配问题 ,采用内模控制结构来引入模型的误差反馈 ,以消除稳态误差。文中给出了仿真实例。     

基于几乎干扰解耦的非线性系统自适应模糊输出反馈控制

研究了一类基于几乎干扰解耦的MIMO非线性不确定系统的输出反馈控制问题.研究的非线性系统具有嵌入式下三角结构,比严格反馈形式的非线性系统更具一般性,非线性系统的状态部分不可测.通过综合应用模糊逻辑系统和命令滤波反推控制技术,构建自适应模糊输出反馈控制器,命令滤波技术的引入消除了传统反推控制方法运算中存在的计算膨胀,设计的控制器不仅保证整个闭环系统的稳定性,而且在L2增益的意义上抑制了干扰对输出的影响.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于动态滑模控制的移动机械臂输出跟踪控制

为实现移动机械臂的输出跟踪控制,设计了一种动态滑模控制器．文中首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂简化动态模型,然后通过微分同胚和非线性输入变换将系统分解为4个低阶子系统,并给出了用于移动机械臂输出跟踪的动态滑模控制器的设计方法．仿真结果表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振．