一阶大时滞对象降阶自抗扰控制的鲁棒稳定性

针对一阶惯性大时滞对象,研究了Smith预估器结合降阶线性自抗扰控制(reduced-order linear active disturbance rejection control,RLADRC)的稳定性和鲁棒性问题.根据劳斯判据得到了使系统稳定的参数选择可行域,并通过数值仿真进行验证;然后基于频域响应分析了稳定可行域内系统的相角裕度范围;最后比较了降阶自抗扰预估控制与单独降阶自抗扰控制对被控对象参数摄动的鲁棒性,并基于蒙特卡罗实验证明了降阶自抗扰预估控制的动态性能更好、鲁棒性更强.这些结论可用于Smith预估器和降阶自抗扰预估控制器参数的设计.     

烷氧基化反应温度控制系统

针对烷氧基化反应控制系统存在的滞后性及弱跟随性,采用双闭环控制(内环采用传统PID算法,外环在非线性自抗扰控制器的基础上引入Smith预估器),利用非线性自抗扰扩张状态观测器效率高的特点提高系统的抗扰性和跟随性.仿真试验结果表明,非线性自抗扰控制在抗扰性和响应速度方面优于线性自抗扰控制.     

一种不完全微分PID的多环Smith预估控制

提出一种不完全微分PID控制器组态,代替理想的PID控制器进行控制.对于系统外扰的影响,采用一种多环Smith预估器系统,利用MATLAB进行仿真.结果表明,该控制系统具有良好的抗外扰性能,可改善系统的调节品质.     

用于时滞不确定系统的自适应Smith预估器

Smith预估器对模型的依赖性制约了它在实际中的应用 ,文中提出一种改进型Smith预估器 ,能在线地跟踪时滞不确定对象的时滞时间常数的变化引起的系统输出的变化 ,调节模型输出使得闭环系统稳定 ;而且 ,模型中不含有时滞环节 ,控制器只有一个调节参数 ,易于实现 ;对一大惯性、大时滞系统的仿真结果表明 ,改进算法较好地解决了Smith预估器的稳定性对模型时滞时间常数的依赖性问题 ,具有广泛的应用前景     

永磁同步风力发电机的时滞补偿自抗扰控制设计

针对直驱式永磁同步风力发电机系统存在非线性、多变量、强耦合、模型不确定和控制时延等问题,提出一种基于时滞补偿的自抗扰控制策略.该策略首先利用Smith预估器补偿时延,使自抗扰控制器作用于无时延环节,然后引入非线性扩张状态观测器对建模误差和多变量耦合等内部干扰以及外部环境的不确定性进行估计,并通过前馈通道进行实时补偿,消除内外干扰的影响,实现最大功率跟踪,最后基于Matlab/Simulink系统展开对比验证.结果表明:该控制策略能有效提高系统的稳定性和抗干扰能力,其跟踪性能优于传统自抗扰控制方法.     

基于时滞补偿的气动系统位置控制仿真

为解决气动系统在控制过程中出现的时滞性、非线性性和外部干扰等问题,提出了一种基于时滞补偿的模糊比例-积分-微分(proportion integration differentiation, PID)控制的策略。首先,分析气动系统的工作原理,建立气动系统的机理模型。其次,针对气动系统存在的时滞特性,在Smith预估器的结构中引入干扰观测器,并使用改进的Smith预估器来补偿系统的纯滞后环节。最后,为提高位置控制精度,设计了具有自整定能力的模糊PID控制器。仿真结果表明,改进的Smith预估器与模糊PID控制相结合的策略能够保证系统的稳定输出,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。     

非最小相位时滞系统新型Smith自抗扰控制及其鲁棒性

非最小相位对象是工业控制中的典型难题,尤其当不稳定极点或零点与时滞同时存在时,系统更难实现稳定控制.基于含不稳定极点的一阶时滞对象,通过引入两个比例反馈设计了新型Smith自抗扰控制器,分析了两个反馈的作用机理,并得到了系统模型误差的最大允许边界.当对象参数摄动时,运用仿真研究了系统的频域和时域特性,绘制了不同模型下的最大误差边界值与频率的关系.最后,通过蒙特卡罗试验验证了新型Smith自抗扰控制器的抗扰能力优于改进的Smith-PID控制器.     

时滞系统的一种Smith预估H∞鲁棒控制方法

提出一种基于Smith预估器的H∞ 鲁棒控制器的设计方法 .该方法用Smith预估器巧妙地将时滞过程的鲁棒性能问题转化为无时滞过程的鲁棒性能问题 ,简化了分析和综合 ,避免了时滞的分式近似 .理论分析及仿真结果表明该方法有效地克服了时滞 ,使系统的鲁棒性能得到了明显改善 .     

时滞系统的一种Smith预估H∞鲁棒控制方法

提出一种基于Smith预估器的H∞鲁棒控制器的设计方法.该方法用Smith预估器巧妙地将时滞过程的鲁棒性能问题转化为无时滞过程的鲁棒性能问题,简化了分析和综合,避免了时滞的分式近似.理论分析及仿真结果表明该方法有效地克服了时滞,使系统的鲁棒性能得到了明显改善.     

EHA半主动悬架自适应Smith预估时变时滞补偿控制

由于传统Smith预估补偿控制对采用电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)半主动悬架只能进行临界时滞时间的补偿,设计了一种自适应Smith预估时变时滞补偿控制器。通过计算含时滞半主动悬架系统的临界时滞,结合小时滞下悬架系统不会发生失稳的条件,得到了含时滞EHA半主动悬架时滞的时变特性,并验证了该时滞补偿控制器对时变时滞补偿的有效性。利用模糊控制算法求取了含时滞EHA悬架的半主动控制力,并进行了时变时滞补偿。建立了含自适应Smith预估时变时滞补偿控制的EHA半主动悬架仿真模型,并进行了对比仿真分析。结果表明,当时滞为0.05 s和0.1 s时,自适应Smith预估时变时滞补偿控制下的悬架簧载质量加速度和轮胎动载荷的均方根值分别改善了14.6%,5.5%和29.5%,15.5%;相比于传统Smith预估时滞补偿控制,时滞补偿效果分别提高了39.7%,41%和18%,55%.     

一类时滞系统的Fuzzy-PI-Smith控制方法

为了解决Smith预估器当系统参数发生变化时鲁棒性差的缺点,将Fuzzy控制器和Smith预估器二者结合起来,并在模糊控制器中加入PI控制器来消除系统的稳态误差,从而给出了一类时滞系统的Fuzzy-PI-Smith控制方法。通过仿真研究可以看出,设计的控制器具有较好的稳态和动态性能。     

抗时滞LADRC的六旋翼飞行器姿态控制

以X形六旋翼飞行器为研究対象,依据牛顿第二定律和牛顿-欧拉方程建立了六旋翼飞行器数学模型,提出了基于抗时滞线性自抗扰的六旋翼飞行器姿态控制策略实现了飞行器的姿态稳定跟踪控制,解决了姿态控制延迟和执行机构动态特性可能引起的LADRC响应振荡。在MATLAB/Simulink下搭建仿真模型,对飞行器在理想情况和有外界扰动条件下分別在PID控制器和抗时滞线性自抗扰控制器作用进行仿真,仿真结果表明:抗时滞线性自抗扰控制的六旋翼飞行器姿态控制系统具有较高的动态品质、稳态精度以及较强的鲁棒性且该控制器待整定参数较少,计算简单。     

用于时滞不确定系统的自适应Smith预估器

Smith预估器对模型的依赖性制约了它在实际中的应用,文中提出一种改进型Smith预估器,能在线地跟踪时滞不确定对象的时滞时间常数的变化引起的系统输出的变化,调节模型输出使得闭环系统稳定,而且,模型中不含有时滞环节,控制器只有一个调节参,易于实现;对一大惯性、大时滞系统的仿真结果表明,改进算法较好地解决了Smith预估器的稳定性对模型时滞时常数的依赖性问题,具有广泛的应用前景。     

基于抗时滞LADRC的六旋翼飞行器姿态控制

以“X”型六旋翼飞行器为研究对象,依据牛顿第二定律和牛顿-欧拉方程建立了六旋翼飞行器数学模型,提出了基于抗时滞线性自抗扰的六旋翼飞行器姿态控制策略,实现了飞行器的姿态稳定跟踪控制,解决了姿态控制延迟和执行机构动态特性可能引起的LADRC响应振荡。在Matlab/Simulink下搭建仿真模型,对飞行器在理想情况和有外界扰动条件下分别在PID控制器和抗时滞线性自抗扰控制器作用进行仿真,仿真结果表明：抗时滞线性自抗扰控制的六旋翼飞行器姿态控制系统具有较高的动态品质、稳态精度以及较强的鲁棒性且该控制器待整定参数较少,计算简单。     

一种反向响应时滞过程的二自由度控制方法

针对反向响应时滞系统,基于改进的二自由度(2-DOF)Smith预估器控制结构提出一种内模控制器设计的方法。这种结构使系统的跟随性能和干扰抑制性能解耦,设定值跟随控制器结合了Smith预估控制器和内模控制器的优点,干扰抑制控制器提高了系统的抗干扰能力和鲁棒性,克服了传统Smith预估器的不足。理论分析和仿真结果表明了该文方法使系统具有良好的设定值跟随性能、干扰抑制性能和良好的鲁棒性。     

一种改进的自适应Smith预估器

传统的Smith预估器是基于被控对象的精确数学模型而设计的,对于缺乏精确数学模型且参数时变的大时滞系统,常规的Smith预估控制规则就很难获得令人满意的控制效果。文章在一种增益自适应Smith预估补偿器的基础上,利用信号的相关性分析技术中的平均幅度差函数,实时调整预估器的滞后时间;仿真表明,该算法具有较好的性能,加强了Smith预估器抗干扰能力,改善了参数时变的大时滞系统的鲁棒性。     

时滞网络预测PI控制算法鲁棒稳定性分析

针对网络中存在的时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Smith预估补偿器与达林算法相结合,提出了一种预测PI控制算法,既利用Smith预估器克服了大时滞给系统性能带来的影响,也减少了控制器参数整定数量.利用控制理论分析了该算法中Smith预估模型与实际对象模型分别存在增益、时间常数和时延失配情况下系统的鲁棒稳定性,并分别给出了保持系统稳定的失配参数条件.理论分析表明,通过适当选择期望闭环传递函数时间常数和预估模型参数,可以使系统获得较强鲁棒性和较快响应速度.仿真试验验证了理论分析的正确性.     

不稳定和积分时滞过程的Smith预估器设计

针对不稳定和积分时滞过程，提出了一种设计修正的Smith预估器的新方法．首先利用内环控制器镇定不稳定或积分时滞过程，然后通过等效变换将修正的Smith预估器结构简化为内模控制（IMC）结构，并利用内模控制原理和积分平方误差（ISE）指标设计给定点跟踪控制器．最后，根据负载扰动下保持闭环系统稳定的要求，利用最佳相位裕度标准或Nyquist稳定性判据设计负载扰动控制器．多个仿真示例验证了该设计方法比现有的方法具有更好的动态特性与鲁棒性．     

时滞大惯性对象随动性能的改善

以时滞大惯性加热炉为被控对象,通过试验建模得到对象模型参数,应用Siemens S7-300自整定调节器和结构控制语言SCL构建Smith预估控制系统.研究常规单回路系统、常规Smith预估系统以及增益自适应Smith预估系统在时滞大惯性对象情况下的随动响应性能.实际运行表明,增益自适应Smith预估系统控制质量明显提高,尤其在对象参数与预估器参数失配后,能够有效地改善系统的随动响应和鲁棒性.     

基于扰动观测器的压缩式制冷系统改进Smith预估解耦控制

为解决压缩式制冷系统运行时存在的时滞、耦合及外部干扰等问题,提出一种基于扰动观测器(DOB)的改进Smith预估解耦控制方案.首先,在常规Smith预估控制结构中引入DOB对系统总体扰动进行观测;然后,利用一阶Pade近似将系统模型中的时滞环节做线性化处理,进而通过串联对角矩阵的方式实现系统解耦;最后,根据ITAE(Integral of Time-weighted Absolute Error)最小评价准则完成控制器参数整定,并分析了系统鲁棒稳定性.仿真结果表明:该方法较好地实现压缩式制冷系统解耦的同时,使系统获得了更强的鲁棒性及抗扰性,并且约有0.6%的节能效果.