双闭环直流调速系统参数的进化计算

用现代控制理论方法建立闭环直流调速系统的状态方程式,并以时域性能指标为目标函数,建立了系统参数优化的数学模型。在工程设计方法的基础上引入了遗传算法,对设计参数进行了优化,优化后的设计参数显著地提高了系统性能指标。     

实时状态树结构模型的最优非阻塞模块化监督控制研究

针对传统的实时离散事件系统监督控制方法中存在监控器的设计复杂度高、结构不灵活且不易维护的问题,在实时状态树结构模型的基础上,提出了一种实时离散事件系统的最优非阻塞模块化监督控制方法。该方法根据不同的控制任务,将被控系统的性能指标划分为若干个子性能指标的合取形式,并且对每一个子性能指标分别设计子最优非阻塞监督控制器。由这些子最优非阻塞监督控制器构造被控系统的模块化监督控制器,给出了最优非阻塞模块化监督控制器的存在条件;通过设计协调器来解决整个闭环系统可能阻塞的问题。实验结果表明,模块化监督控制方法不但可以有效地降低实时离散事件系统监督控制器的设计复杂度,而且保证所得到的模块化监督控制器是最优且非阻塞的。     

T-S模糊广义系统的次优控制

基于T-S模糊系统模型,对一类非线性广义系统进行建模,给出了使得模糊广义系统二次稳定的模糊状态反馈控制器存在的充分条件,同时求出了该控制器下系统二次性能指标的上界;以线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出了使系统二次性能指标上界最小的优化设计方法,同时给出了使得模糊广义系统二次稳定的模糊状态反馈控制器的设计方法;最后,通过一个数值例子证明了该控制器设计方法的有效性和可行性.     

一类不确定非线性时滞系统的保成本控制

研究了一类具有状态时滞的不确定非线性系统的保成本控制问题。通过利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,设计状态反馈保成本控制律,使得闭环系统渐近稳定,并且系统的性能指标不超过某个确定的上界。进而,通过求解一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题来设计最优保成本控制器,以使得闭环不确定系统的性能指标最小化。最后仿真结果验证了该控制算法的有效性。     

Ⅱ型位置控制系统的一种设计方法

本文提出了运用状态观测器理论和通过状态反馈实现系统极点配置的原理,设计Ⅱ型位置控制系统的方法。理论分析和实验结果表明,用这种方法设计的Ⅱ型位置控制系统,可以达到起动无超调、跟踪速度快、稳态精度高的技术性能指标。文中还给出了这种系统的实验线路、系统参数、以及实验结果。     

广义系统的可靠最优调节器设计

在实践应用过程中,控制元件(包括执行器或传感器)的失效往往会造成系统不稳定或性能指标难以达到·因此研究如何利用仅存的有效控制元件来实现控制目标十分必要·由此"可靠控制"应运而生,即无论特定集合中的某些控制元器件失效与否,都要求所设计的控制器能保证系统的稳定性和各项性能指标的实现·针对执行器失效的线性广义系统,给出可靠最优调节器设计方法,所设计的状态反馈控制器能够使执行器故障系统具有正则、渐近稳定、无脉冲,且此时的二次性能指标小于正常情况下的二次性能指标·     

一类不确定奇异周期时变系统的鲁棒非脆弱_∞控制

对状态矩阵具有不确定性的奇异周期时变系统的鲁棒非脆弱H∞控制问题进行了研究。提出参数不确定性奇异周期时变系统广义可镇定和广义二次可镇定且具有H∞性能指标的概念,利用线性矩阵不等式方法,得到了一类参数不确定性奇异周期时变系统广义二次可镇定且具有H∞性能指标γ的一个充分条件,分别给出了相应的控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动的鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制律的设计方法,所得的状态反馈控制律使得闭环系统正则、稳定、无脉冲,而且具有给定的H∞性能指标。最后,通过数值算例说明了该方法的有效性。     

一般系统的鲁棒性优化设计

讨论了线性定常多变量一般系统(包括可稳系统和可控系统),在时域上用状态反馈来设计鲁棒系统的问题.用状态反馈配置系统极点时有一定的自由度.文中分析了可稳系统用状态反馈,配置系统极点时有一定的自由度的内在因素,并论证给出了一个反映系统鲁棒性的性能指标,还提出了一种设计鲁棒系统控制器的数值计算方法.     

基于最优特征配置理论设计的电力系统励磁控制器

提出了基于最优特征值配置原理设计最优励磁控制器的方法。首先建立了单机－无穷大系统中发电机组的线性化模型,在此基础上出了系统的状态空间描述并按最优特征值配置的原理设计了状态反馈矩阵。仿真结果表明按特征值最优配置理论设计的控制器,不仅能使性能指标达到最优,而且避免了按线性二次型最优控制理论设计时状态权矩阵选择的困难。     

线性系统状态估计器的鲁棒设计方法

在考虑对噪声不确定系统的状态估计器进行鲁棒设计的条件下，提出一种新的简化性能指标函数，据此设计的状态估计器，设计过程为简单直观。     

一类离散时滞系统的极小极大鲁棒控制

针对一类离散时滞系统设计有记忆的状态反馈控制器,使得在最坏的干扰和不确定性下,闭环系统渐近稳定且性能指标存在一个最小上界.给出离散时滞系统的极小极大控制定义,利用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式(LMI)方法给出了极小极大鲁棒控制器的存在条件和设计方法.通过建立、求解凸优化问题得到最优极小极大控制器参数和性能指标的最小上界.最后给出数值算例,说明所设计的极小极大控制器只需付出较小的代价成本就能很好地抑制干扰.     

不确定离散时滞系统的H∞保性能预见控制

针对一类具有凸多面体不确定常参数的离散时间时滞系统,研究其H∞最优保性能预见控制器的设计方法。首先,与以往不同,本文的扩大误差系统仍然保留了时滞,以保证扩大误差系统的状态向量维数不随时滞的增加而增加。其次,针对所构造的扩大误差系统,设计有记忆的状态反馈控制器,并利用线性矩阵不等式方法,导出确保所求控制器存在的条件及该控制器设计的方法。最后,通过建立并求解一个含线性矩阵不等式约束的凸优化问题,给出扩大误差系统的鲁棒H∞保性能控制器,该控制器对于原系统来说就是鲁棒H∞保性能预见控制器。     

纯滞后过程的鲁棒二自由度串级控制

提出一种串级状态反馈控制系统,其纯滞后因子用m阶模型逼近,外回路串入一个积分器,按最优传递函数设计整个系统,内回路引入状态观测器,构成状态反馈子系统,按状态反馈增益阵和状态观测器的协调优化设计子系统,从而实现纯滞后过程的鲁棒二自由度控制.仿真结果表明:所设计的串级状态反馈控制系统同时获得良好的给定值跟踪特性和干扰抑制特性,具有良好的控制性能和鲁棒性.     

Lotka—Volterra系统Ⅱ型模糊自适应控制方法

针对一复杂的Kolmogorov型捕食与被捕食生物系统,基于Ⅱ型模糊集合,提出了一类非线性模糊反馈控制器设计方法,并把逼近误差引入到控制器设计中以改善系统的动态性能;在生物系统受某些外界干扰而使物种无法持续稳定生存的情况下实现对理想状态跟踪,使得跟踪误差收敛到零;并用Lyapunov函数及Ⅱ型模糊逻辑系统的性质证明了所设计的控制器的有效性;从理论上研究了Kolmogorov生态系统的非线性行为及控制,说明该种群最终达到了一个新的适应各物种生存、发展的状态空间.     

模糊时滞系统的状态反馈控制器设计与稳定性分析

在保证闭环系统稳定的基础上,为进一步改进系统的动态性能,将模糊T-S模型方法应用到非线性连续时滞系统的控制器设计中,提出了一种带调节因子的状态反馈控制器的设计方法.首先给出变时滞非线性系统的模糊T-S模型,然后设计出基于观测器的状态反馈控制器,并利用Lyapunov-Razum ikhin稳定性理论给出模糊闭环系统一致渐近稳定的充分条件,最后通过求解一系列线性矩阵不等式得到状态反馈增益矩阵和观测增益矩阵.通过对卡车倒车控制的实验仿真,表明当调节因子选取适当时,闭环系统的超调量和震荡次数都有明显减少,选取不当时,超调量和震荡次数都有所增加.因此,通过改变调节因子的值,可以对闭环系统的动态性能进行适当调节.此外,通过引入特殊矩阵,使得判据中含有较少的约束不等式,从而减弱了结论的保守性.     

广义双线性系统稳定化控制

研究了广义双线性系统稳定化控制的设计问题.利用广义Liapunov方法设计了一类广义双线性系统的线性状态反馈,以实现闭环系统的局部渐近稳定,得到了闭环系统局部渐近稳定的充分条件及其稳定域.对一般的广义双线性系统设计非线性的状态反馈控制器,以保证闭环系统的全局稳定.给出了在非线性状态反馈控制的作用下,广义双线性系统全局稳定的判定定理.     

Butterworth滤波器的纯滞后补偿系统

将现代控制理论的状态反馈及状态观测器 ,引入传统的 Smith预估 PID控制补偿控制 .同时 ,在设计状态反馈及状态观测器中 ,考虑到可能出现的双环谐振情况 .采用基于 Butterworth滤波器原理的协调优化设计方法 .从而 ,改进系统的动态特性 ,使得系统具有良好的性能品质     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法

两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡.为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次,分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果.仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性.