基于对角占优补偿的航空发动机解耦控制器设计

针对航空发动机多变量控制系统不同通道间的强耦合问题,提出了一种多变量频域预补偿器的设计方法。该方法以对角占优为基础,结合线性矩阵不等式(LMI)求解方法进行多变量频域预补偿器的设计。仿真验证表明该方法能达到多变量控制系统解耦控制目的,且能有效地削弱了通道间的耦合,降低控制器阶次。     

啤酒发酵温度多变量解耦控制算法

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于常规PID控制和Smith补偿控制算法在处理大时滞、强耦合、多变量、不确定性对象的控制时效果不好的情况,提出了一种多变量解耦控制器的设计方法,该方法以控制器或者补偿器来消除系统各输入输出间的相互耦合和关联,是解决多变量控制问题的有效工具。用该方法针对多变量强耦合的啤酒发酵温度控制系统进行了设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于解耦和DOB的DMC在机炉协调控制系统中的应用

针对超临界机组协调控制系统具有强耦合以及存在大量不可测扰动等特点,提出一种基于解耦和扰动观测器的动态矩阵控制方案.首先对被控对象进行动态解耦,降低各通道间的耦合作用;然后对广义被控对象各主对角线通道分别进行扰动观测器设计,用于估计扰动的大小,并对多变量动态矩阵控制输出进行补偿.以基于Modelica语言建立的600 MW超临界机组协调控制系统作为研究对象,仿真结果表明,该控制方案具有良好的抗扰性能,克服了常规DOBDMC抑制扰动时DOB产生的过度补偿作用,有效抑制了由变量耦合及不可测扰动的影响,从而提高了系统抑制扰动的能力.     

基于两级神经网络的发酵过程多变量前馈解耦控制

针对具有时变、非线性、不确定性的多变量耦合生物发酵过程,提出了一种基于两级神经网络的多变量前馈解耦方法.一级神经网络利用可获得的过程信息拟和耦合通道的过程特性,实现耦合作用对被控量影响的估计;二级神经网络用来拟和控制通道的逆特性.通过两级网络的串联,消除系统间的耦合.实验结果表明,提出的解耦控制方法能适应生物发酵过程模型的不确定性和参数时变性,克服了前馈解耦方法依赖于过程模型和对模型参数的变化表现敏感的缺点.     

基于单元输入输出模型控制系统故障树自动建造的一种方法

在已有控制系统故障树的自动建造方法的基础上,提出一种基于单元输入输出模型的自动建树方法．通过对系统组成单元的故障模型和输入输出变量间偏差的传输增益分析,建立单元输入输出模型,并建立了相应的数据库,对数据库搜索建立故障树．给出了一种自动识别控制环的算法．本文给出的故障树建造方法,不仅能较好地解决复杂控制系统的建树的开放性和可移植性,而且自动化程度较高．     

基于单元输入输出模型控制系统故障树自动构造的一种方法

在已有控制系统故障树的自动建造方法的基础上，提出一种基于单元输入输出模型的自动建树方法。通过对系统组成单元的故障模型和输入输出变量间偏差传输增益分析，建立单元输入输出模型，并建立了相应的数据库，对数据库搜建立故障树，给出了一种自动识别控制环的算法。本文给出的故障树建造方法，不仅能较好地解决复杂控制系统的建树的开放性和可移植性，而且自动化程度较高。     

循环流化床锅炉控制系统

循环流化床锅炉是一个分布参数、非线性、时变、大滞后、多变量紧密耦合的被控对象 ,常规控制方法难以取得理想的控制效果。分析了循环流化床锅炉结构与工艺特点 ,结合循环流化床锅炉动态数学模型 ,提出采用模糊控制和广义预测控制相结合的新控制思路。控制系统中各控制回路均采用模糊控制方案。还针对床温和主汽压的强耦合 ,设计了基于广义预测控制的指导系统 ,实现了床温和主汽压的解耦协调控制。该控制系统有效地解决了循环流化床锅炉控制中的难点问题 ,取得了满意的控制效果 ,并已被应用于实际工程     

基于滑模观测器的四旋翼无人机全回路解耦控制

针对四旋翼无人机复杂轨迹跟踪控制面临的多通道耦合、强非线性以及多源干扰等问题,考虑四旋翼无人机的位置回路、姿态回路动态跟踪误差和执行机构实现过程,提出了一种全回路轨迹跟踪控制方案.首先,将四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪问题;其次,将不同通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于高...     

小型锅炉汽轮机发电控制系统的介绍

本文介绍了小型锅炉汽轮机发电控制系统的整体控制原理,系统组成,系统各控制回路的控制过程,输入输出信号的处理。     

蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的非对称温度控制

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能,但也加剧了被控变量间的相互耦合,给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非方相对增益矩阵对操纵与被控变量进行配对,并依据闭环响应分析给出了一种新颖的单温度分散控制系统。由于采用塔顶/侧线热泵压缩机分别控制侧线段/公共提馏段的灵敏板温度,不但加快了侧线产品的响应速度,而且降低了塔底产品的峰值偏差。鉴于高度内部耦合以及失真的温度与组分对应关系导致二者存在较大的稳态偏差,采用双温差结构进一步强化系统设计,由此给出了一种非对称温度控制系统,降低了系统内在非线性因素的影响,因而能够减小侧线和塔底产品的稳态偏差。闭环仿真结果显示了该非对称温度控制系统的优越性。研究表明,VRHP的引入虽然加重了VRHP-DWDC的内部耦合,但也提供了压缩机功率这一潜在操作变量,其较好的控制通道特性与双温差结构的有效应用能在一定程度上改善VRHP-DWDC的闭环操作。     

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.     

氧化铝熟料烧结回转窑智能控制系统设计与应用

介绍了氧化铝熟料烧结回转窑的工艺生产过程。针对生产过程存在的大滞后、非线性和多变量强耦合等特点,提出了基于自适应模糊控制、软开关控制、自适应预测控制和传统回路控制相结合的智能控制策略,并基于此策略在计算机集散控制系统上开发了氧化铝熟料烧结回转窑智能控制软件,成功应用于某公司氧化铝熟料烧结回转窑,实现了氧化铝熟料烧结回转窑的稳定控制。该系统投运以来可靠性高,控制效果及时、准确,具有在冶金、水泥等行业推广的价值。     

应用逆Nyquist阵列法设计CCIM调速传动系统

本文应用多变量控制系统的逆Nyquist阵列频域设计法,对可控电流源型逆变器供电的感应电机(CCIM)调速传动系统进行设计.通过设计简单的解耦补偿器,使系统传递函数矩阵成为对角优势,以传感应电机定子电流和转速近似解耦.对电机转速和定子电流控制环按单回路独立设计,选择合适的控制器参数和反馈系数,使控制系统达到稳定且满足一定的性能指标.     

多变量信号解耦控制系统设计研究

目的研究多变量耦合系统解耦设计方法,优化控制系统设计。方法采用信号解耦方法对多变量耦合系统进行解耦,通过对耦合系统传递函数阵的特点研究。结果得到了多变量信号解耦的"能解耦准则"、"完全动态解耦准则"和"解耦器稳定判据";给出了信号解耦设计的"分离原理"。结论信号解耦方法表明解耦器的存在性、可实现性和稳定性取决于耦合系统的结构及参数,重新匹配变量、部分解耦和静态解耦是其改变办法。信号解耦器设计方法简单有效,但多变量信号解耦器的连接比较复杂。     

多变量系统解耦内模控制及其PID转化应用方法的研究

文中针对不同回路具有不同时滞的多变量稳定过程，提出了一种多变量解耦内模控制设计及其常规PID转化应用方法。所设计的多变量内模控制器能使系统稳定解耦，所得到的闭环系统根据开环系统时滞来描述。该方法为精馏等化工装置的复杂控制系统提供了一种新的优化和先进控制方案。     

结构与控制系统的一体化设计--柔性臂和控制系统的融合设计

将结构柔性动力学理论和现代控制理论相结合,以单输入输出的柔性臂控制为例,在机械系统的转动惯量最小化、一阶固有频率最大化和系统暂态响应控制能量最小的多目标评价下,通过柔性臂的结构尺寸、驱动力的作用位置和系统状态反馈的增益等设计变量的融合设计,实现柔性臂机电系统暂态响应等综合性能的提高．提出了对于多刚体多柔体耦合的复杂机电系统设计,应用模态法降低控制器维数,通过融合设计实现机电耦合设计的方法．从复杂的结构、控制系耦合特征出发,提出了结构与控制系统一体化工程设计的实现方法．以传统的结构和控制反复设计为比较对象,证明了此方法对于解决机械结构参数和控制参数之间的强耦合、提高系统综合性能的有效性．     

基于多变量控制理论的无人机横侧向通道设计

无人机控制系统随其功能的增加而日益复杂,控制变量也随之增多;大的机动性能导致通道间的耦合增强,采用经典单变量控制的设计方法不能满足多变量控制系统性能的需要。多变量控制技术为复杂控制律的设计提供一个有效的手段。基于线性多变量控制理论对无人机横侧向通道进行设计,实现对制导指令的跟踪并对其进行解耦,并对所设计的控制系统进行鲁棒性分析。仿真结果表明基于多变量控制理论所设计的系统具有良好的跟踪能力和较强的鲁棒性能。     

多变量系统分散PID控制器设计

为进一步改进分散PID控制系统的性能,提出一种基于极限点求解的整定方法。首先,在对角优势系统Nyquist稳定性判据的基础上,推导了多变量系统对角元素的Gersh-gorin圆族的包络线方程,并获得其与负实轴交点的解析表达式,从而求解各回路的极限增益和极限频率的近似值,再利用修正的Z-N(MZN)整定公式或Tyreus-Luyben(T-L)整定公式,设计多变量系统的PID控制器。设计实例的仿真表明,所设计的控制系统具有较小的超调量和较强的抑制回路间扰动的能力,并具有良好的性能鲁棒性。     

基于自抗扰的高超再入飞行器轨迹线性化控制技术

在高超再入飞行器运动模型的基础上,全面分析了全弹道3通道间的运动学耦合、惯性耦合、气动耦合和控制耦合.针对该强耦合系统的姿态跟踪问题,基于时标分离和奇异摄动原理,分别在姿态环慢回路和快回路设计了基于自抗扰的轨迹线性化控制器.结合控制器的设计过程,从前馈、反馈、干扰观测与补偿等角度全面分析了自抗扰轨迹线性化控制方法的通道解耦机理.仿真结果验证了解耦机理分析的正确性,表明自抗扰轨迹线性化方法具有很好的解耦效果,适合用于强耦合系统的控制器设计.      

多变量时滞过程的解耦内模控制及应用

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于内模控制结构提出了一种解析解耦内模控制器矩阵的设计方法,该方法设计的内模控制器同时具有解耦器和控制器的作用。其优点是能够实现标称系统输出响应之间的近似或完全解耦,且用遗传算法对于解析模型进行降阶或近似处理,从而简化了推导解耦控制器矩阵的运算量;并可以通过调整内模控制器的滤波器时间常数来补偿被控过程的模型不确定性所导致的控制品质下降。用该方法对国产200MW火电机组带汽—汽换换热器的多变量强耦合再热汽温控制系统进行了控制系统的设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。并且在过程模型和过程失配时显示了较强的鲁棒性和抗干扰能力。