磁悬浮系统的鲁棒切换控制方法

考虑磁悬浮非线性系统在质量变化和空气间隙大范围变化情况下的空气间隙控制问题。将空气间隙的变化区域分为若干小区域，再对每个小区域设计动态输出反馈鲁棒控制器，并将控制器设计问题转化为H∞控制器综合问题，控制器根据气隙所处的区域进行切换，使得系统在空气间隙大范围变化区域内保持稳定，并对质量和气隙变化具有鲁棒性。这种切换控制方法克服了采用非线性系统反馈线性化方法和滑模控制方法设计的控制器需要空气间隙变化速度信息的缺点及反馈线性化方法对参数变化鲁棒性差的不足，降低了系统复杂性，提高了系统的性能。     

控制系统最速响应鲁棒性设计

为了简化实际中控制系统鲁棒性的设计,提出一种有约束多目标最优化的鲁棒性时域设计方法。该法先对名义值系统进行设计,把自动驾驶仪的上升时间转化为目标函数,将系统超调量、稳态误差等性能指标转化为约束条件,采用有约束最优化方法设计名义值系统的控制器;然后考虑系统的鲁棒性,将参数的波动范围转化为对象族,采用优化方法设计出对象族的控制器,即考虑了系统的鲁棒性,通过仿真证明该算法是可行的。     

一类热工过程分布参数模型的PID控制仿真研究

分布参数系统普遍存在于热工过程中,PID是普遍采用的控制方法,因此有必要研究分布参数对象的PID控制问题。一般的PID控制器设计方法需要将分布参数模型简化为集总参数模型并降阶,这样就引入了模型误差;基于遗传算法的PID控制器优化设计方法(GAOPT)不受模型限制,可以直接基于分布参数模型进行控制器设计。利用GAOPT方法设计了一类分布参数模型的PID控制器。仿真结果表明,GAOPT方法比常规方法可以获得在超调量、调节时间、ITAE和性能鲁棒性等指标上都较优的控制效果;同时,基于分布参数模型的控制器比基于近似模型的控制器的控制效果有明显改善。     

基于Monte-Carlo实验的NRC参数整定规律研究

基于Monte-Carlo实验研究了非线性鲁棒控制器(NRC)参数整定的规律。介绍了针对单变量非线性对象的NRC控制器设计方法,提出了一种以Monte-Carlo实验原理为基础的NRC参数整定规律研究方法。该方法以ITAE值和系统超调量为控制器性能指标,主要分析NRC参数取值变化对控制系统鲁棒性的影响。以若干典型单变量非线性对象为例进行仿真研究,并在大量仿真试验结果的基础上,总结出NRC控制器参数整定的规律。     

求PID参数新方法

根据闭环频谱要求 ,给出一种新的基于闭环增益成形的PID参数求解方法。该算法避免了常规H∞控制算法中权函数的选择而对系统进行闭环增益成形 ,其核心是确定闭环系统传递函数的最后希望的形状 ,用闭环系统具有工程意义的参数直接构造出鲁棒PID控制器 ,从根本上保证了设计出的控制器具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性。其求解过程简单 ,物理意义明显。     

基于鲁棒整定的球磨机系统多变量PID控制

基于内模控制原理，导出一种多变量系统的PID控制器参数整定新方法，可直接获得控制器的比例项、积分项、微分项系数以及考虑到微分项可实现性的实际微分环节的时间常数。该整定方法应用于严重多变量耦合的电厂制粉系统球磨机控制的仿真研究，结果表明：所整定的PID控制系统具有良好的调节品质，在系统特性变化的情况下具有很强的鲁棒性。     

具有区域极点约束的H∞概率鲁棒控制器设计与仿真

针对利用确定性方法对参数不确定系统进行具有区域椴点约束的H∞鲁棒控制综合具有计算复杂、保守性大等特点,一种基于概率鲁棒性分析思想的新控制器设计方法被提了出来.然后,利用多目标遗传算法对其进行求解.仿真结果显示,此设计方法简单、保守性小,而且能满足系统动态性能和对扰动抑制的鲁棒性要求,是有效、实用的.     

参数不确定系统鲁棒镇定控制器设计的鲁棒可靠性方法

用区间变量描述系统参数的不确定性,从可靠性角度研究不确定系统的稳定鲁棒性设计问题。基于二次稳定性准则,提出了参数不确定系统鲁棒镇定控制器设计的鲁棒可靠性新方法。依据该法设计的控制系统可满足稳定性意义上的鲁棒可靠性要求,并给出保证系统稳定性所要求的基本参数的最大鲁棒界限。所给公式完全基于线性矩阵不等式(LMI)方法,求解方便。适用于不确定参数的摄动范围准确已知和未知等情况。对实际算例的设计和模拟结果与现有结果的比较研究表明了在传统的控制器设计中,保守性的增加并不意味着可靠性的增加。从而也说明了所提方法是实用、有效和可行的。     

振动二阶线性系统的鲁棒特征结构配置设计及其仿真

考虑了振动二阶线性系统的鲁棒特征结构配置设计问题。基于振动矩阵方程的参数化解,提出了振动二阶线性系统的状态反馈特征结构配置设计参数化方法。该参数化方法给出了状态反馈控制律的参数化表达式,其所含参数向量为控制系统设计提供了全部自由度。利用该参数化法提供的自由度,给出了振动二阶线性系统鲁棒特征结构配置问题的优化求解方法,其中优化的是衡量系统鲁棒性的灵敏度指标。数值算例及其仿真结果表明,所提振动二阶线性系统的状态反馈特征结构配置算法和鲁棒特征结构配置算法简单且有效,便于工程应用。     

神经网络模糊非参数模型自适应控制及仿真

提出一种基于神经网络的模糊非参数模型自适应控制方案。该方案仅用受控系统的I/O数据来设计控制器,综合了模糊控制、神经网络与非参数模型学习自适应控制各自的优点。仿真表明该控制器对模型、环境具有较好的适应能力和较强的鲁棒性。     

采用Adaline神经网络实现增益自适应内模控制

引入1／1Pade逼近处理纯滞后环节，利用二步法设计内模控制器，运用单层Adaline神经网络参数辨识算法得到被控对象的稳态增益，并用于内模控制算法中，以此来自动调整被控对象模型增益，实现增益自适应控制。大量仿真实验表明此控制方法能克服系统增益变化对控制品质的影响，具有鲁棒性好，抗干扰能力强，控制精度高等特点。     

基于SDRE的变体飞行器LPV稳定控制

针对变体飞行器飞行过程中存在的外部扰动和参数不确定性问题，提出一种基于状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation, SDRE)的线性变参数(linear parameter varying, LPV)稳定飞行控制方法。首先，基于变体飞行器的气动参数模型和纵向非线性动力学模型，综合考虑外部扰动、系统参数误差以及变形产生的附加干扰，并通过雅克比线性化方法，得到LPV系统模型。其次，针对考虑复合干扰的LPV模型，设计基于SDRE的控制律，并利用θ-D方法进行求解。最后，利用蒙特卡罗方法仿真验证了所提方法能够有效抑制复合干扰，实现飞行器的稳定飞行控制，具有较强的鲁棒性能和抗干扰能力。     

飞行器轨迹优化应用遗传算法的参数化与约束处理方法研究

飞行器再入轨迹优化是一类最优控制问题。传统的优化方法存在初始值敏感问题。遗传算法具有较强的鲁棒性，对初值不敏感。但遗传算法是静态优化算法，不能直接用于动态系统的最优控制问题。为了设计染色体，需要将最优控制问题通过参数化方法转化为静态优化问题。为了设计合适的适应度函数，约束处理是飞行器轨迹进行遗传搜索时必需解决的问题。以可重复使用运载器再入轨迹优化为例，研究了各种参数化方法和罚函数方法的应用，探讨了飞行器轨迹优化中的染色体和适应度函数设计。仿真结果表明直接离散方法和动态罚函数法有较好的性能。     

TITO系统的非线性鲁棒控制器参数整定

基于Monte-Carlo实验研究了TITO(二输入二输出)系统的非线性鲁棒控制器(NRC)参数整定的规律.提出了以一种Monte-Carlo实验原理为基础的NRC参数整定规律研究方法.该方法以ITAE值和超调量为控制系统性能指标,主要分析NRC参数取值变化对控制系统性能鲁棒性的影响.以若干典型TITO非线性对象为例进行仿真研究,并在大量仿真试验结果的基础上,总结出TITO系统的NRC参数整定的规律.     

冲压式气动系统PWM线性化控制及其鲁棒性分析

针对一种冲压式气动系统,建立了冲压式气动系统的数学模型.考虑到系统的非线性特性,设计了一种基于PWM线性化的控制方法.由于冲压式气动系统结构的不确定性,气源压力的波动,负载大小的变化将导致系统数学模型的变化.针对系统参数的不确定性设计了舵机系统的控制器,并证明了在此控制器下系统的鲁棒稳定性.结果表明:系统的性能满足系统设计要求,基于PWM线性化的控制器设计具有较强的鲁棒性.     

近似极不灵敏输入整形器设计原理及工程应用

将参数变化范围作为先验知识,以输入整形器的幅频特性为目标函数,用多项式近似的方法简化目标函数,在系统参数变化范围内,令幅频特性各峰值相等,基于优化理论确定零点频率,计算脉冲序列的幅值和时间,设计出近似极不灵敏输入整形器。这一设计方法推导过程简单,明确给出零点频率。在参数变化范围内能有效消除柔性系统的残留振荡,因此有更强的鲁棒性。将这一控制技术用于桥式起重机实验系统中,可以有效抑制载荷的残留摆动。     

广义不确定分布参数系统变结构控制

研究了一类广义不确定分布参数系统的综合问题，由广义不确定分布参数系统的特点，直接给出了变结构控制的设计方法。设计过程简单，控制易于实现，且给出了实例     

基于负载扰动解耦的磁浮列车非线性控制器设计

悬浮系统控制技术是磁浮列车的关键技术之一.首先建立悬浮系统的非线性模型.针对磁浮列车模型参数变化主要来自负载扰动,结合非线性系统解耦控制方法,设计一种基于负载扰动解耦的非线性控制器,并根据控制器的要求设计了质量观测器,实现控制器的输出与负载扰动解耦.仿真结果表明,解耦控制器能够消除了负载扰动对悬浮系统的影响,具有很好的适应性和鲁棒性.     

基于扩张状态观测器的飞行仿真转台鲁棒控制

飞行仿真转台作为半实物仿真和测试的关键设备,其性能直接影响仿真实验和测试结果的可靠性。针对飞行仿真转台容易受到外界干扰和参数变化影响的特点,研究了基于扩张状态观测器的鲁棒控制方法。根据系统参数的辨识程度设计了两种不同的扩张状态观测器。利用扰动估计值进行动态补偿使被控对象线性化,并在此基础上设计了等效速度和加速度前馈。根据扩张状态观测器不能完全估计扰动的特点引入滑模控制项以增强系统鲁棒性。实验表明提出的方法针对飞行仿真转台系统的不确定性具有很强的鲁棒性,并具有良好的跟踪性能。     

一类非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类含有不确定参数和未知扰动的非线性系统，提出一种鲁棒自适应控制方法以确保系统输出稳定地精确跟踪给定的参考信号。控制器的设计分两步进行：首先，在不考虑扰动的情况下，采用一种基于参数映射的Lyapunov设计方法设计系统参数自适应控制器；然后，在该自适应控制器的基础上，采用衰减控制策略设计鲁棒补偿器，实现对扰动的抑制。最后通过数字仿真验证了设计方案的有效性。