浅谈非线性控制理论的基本方法

本文介绍了几类非线性控制理论的基本方法,包括变结构控制、反馈线性化等方法。     

反馈线性化方法在锅炉-汽轮机系统控制中的应用

为提高锅炉 -汽轮机系统的信号跟踪和抗干扰能力 ,利用输入 -状态反馈线性化和输入 -输出反馈线性化方法分别设计了锅炉 -汽轮机系统的控制律。对于输入 -状态线性化方法由于输入状态为线性关系 ,因此系统可以在较大的范围内正常的工作。对于输入 -输出线性化方法可以验证系统在平衡点邻域零动态稳定 ,然而计算机仿真表明利用输入 -输出反馈线性化设计的控制器由于零动态的稳定范围较小 ,系统只能工作在工作点的邻域。基于以上结果对输入 -状态和输入 -输出反馈线性化方法进行了比较分析。计算机仿真表明利用输入 -状态线性化方法所设计的控制器具有良好的信号跟踪和抗干扰能力     

永磁同步电机模型的精确线性化

用状态反馈线性化理论研究了永磁同步电机非线性数学模型的线性化问题.证明了永磁同步电机的模型可通过状态反馈进行精确线性化,并给出了实现线性化的状态反馈/微分同胚的具体形式,从而将永磁同步电机控制系统设计问题转化为线性系统问题.     

一般非线性系统的精确线性化

讨论了一般非线性控制系统状态方程无反馈精确线性化及反馈精确线性化．引入一类相关的仿射非线性系统（即伴随系统）,通过研究一般非线性系统与其伴随系统的关系,利用伴随系统的精确线性化结论,获得一般非线性系统精确线性化的充要条件,其结果包含了仿射非线性系统的已有结果．所提出方法适用于解决一般非线性系统的其他精确线性化问题．     

基于反馈线性化的直升机滑模控制系统设计

首先介绍了多变量非线性系统基于反馈线性化的滑模控制方法 ,用它设计的控制律由反馈线性化控制和滑模控制两部分构成 ,然后用其为某型直升机的垂直飞行模态设计了控制律 ,并进行了系统仿真研究。仿真结果表明 ,所设计的控制律能保证直升机稳定跟踪给定输入。这说明基于反馈线性化的滑模控制方案较好地解决了该型直升机垂直飞行的控制问题。     

混沌Arneodo系统非线性与自适应模糊神经网络控制

针对Arneodo系统的参数不确定性,阐述了Arneodo控制系统中抵消非线性的基本思想和设计方法.利用LQR线性反馈技术,设计了具有稳定裕度的二次型最优控制器,同时在控制器中引入一个用于函数逼近的自适应模糊神经网络,利用该神经网络抵消控制系统中的非线性项,使受控系统的某一状态变量可被镇定到任意参考位置.这种具有模糊神经网络的控制器实现了参数不确定系统的精确反馈线性化控制.通过仿真比较研究,说明了反馈线性化与自适应神经网络相结合的控制器具有良好的控制性能,且更易实现.     

非线性系统的双线性化及线性化——C^r—反馈线性化方法

在考虑了反馈控制的作用下,研究了非线性系统的Ｃ＾ｒ－反馈线性化问题,包括双线性化及线性化两部分,分别给出了采用线性反馈和非线性反馈时的条件及构造方法。     

水轮机模型的精确线性化

基于非线性微分几何控制理论,本文给出了水轮发电机组模型的精确线性化过程。同时,从理论上证明了系统满足状态反馈精确化的条件,推导出了非线性系统的反馈规律,实现了原系统的状态反馈精确线性化。     

带有执行器的船舶航向控制反馈线性化设计

针对带有执行机构的船舶航向保持控制系统，采用输入．状态反馈线性化方法设计控制器．由于船舶航向保持控制系统数学模型满足“三角形系统”的形式，可以直接得到反馈线性化的充分必要条件，可以避免反馈线性化理论中复杂对合条件的验证．基于该控制器，可以使得偏航船舶以指数渐进镇定于设定航向．并以大连海事大学远洋实习船“育龙”号为例，利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究，对所提出的控制器进行了验证．     

一类非线性系统反馈线性化的遗传神经网络实现

利用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ反馈神经网络对一类仿射非线性系统进行反馈线性化，然后利用常规的ＰＩ控制方法设计控制器，同时指出，利用神经网络不仅可以对系统的状态进行辨识，而且可以辨识其相对阶数，并给出了完整的证明，在训练神经网络时，提出了一直直接基于寻优参数的遗传算法ＤＰＧＡ，仿真结果说明了该线性化方法的有效性。     

基于反馈线性化的PID控制在陀螺仪系统中的应用

该文介绍了微分几何反馈线性化方法 ,将其应用于陀螺仪非线性系统的解耦控制 ,为每个解耦的子系统设计了PID跟踪控制器 ,用仿真结果说明了该方法的有效性     

机炉协调控制系统的鲁棒性能分析

为克服传统鲁棒控制算法的保守性,提出了一种概率范式下评价参数不确定控制系统鲁棒性能的方法。该方法能以累积频率曲线的形式直观地对任意性能水平下不同控制系统的鲁棒性能进行比较;同时,针对机炉协调控制系统设计了一种鲁棒反馈线性化控制器,并运用上述评价方法将其与传统的精确反馈线性化控制器的鲁棒性能进行对比。仿真结果显示鲁棒反馈线性化控制器具有更为优越的鲁棒性能,同时也验证了所提出的控制系统鲁棒性能评价算法的有效性。     

机炉协调控制系统的鲁棒性能分析

为克服传统鲁棒控制算法的保守性,提出一种概率范式下评价参数不确定控制系统鲁棒性能的方法。该方法能以累积频率曲线的形式直观地对任意性能水平下不同控制系统的鲁棒性能进行比较;同时,针对机炉协调控制系统设计一种鲁棒反馈线性化控制器,并运用上述评价方法将其与传统的精确反馈线性化控制器的鲁棒性能进行对比。仿真结果显示鲁棒反馈线性化控制器具有更为优越的鲁棒性能,同时验证了所提出的控制系统鲁棒性能评价算法的有效性。     

基于反馈精确线性化的电力系统混沌振荡控制

借助于三母线电力系统模型,说明了无功功率变化会引起电力系统出现混沌振荡现象,并导致负载电压骤降。为了抑制混沌振荡,提高电力系统运行的稳定性,应用基于微分几何的反馈精确线性化方法,通过严格的状态变换和反馈方法,将非线性电力系统反馈线性化,并得到非线性反馈控制律来控制电力系统中的混沌。仿真结果表明,加入设计好的控制器后,消除了电力系统中的混沌,负载电压很快趋于稳定,受控后的电力系统是渐进稳定的,收敛速度快,没有出现电压崩溃现象。     

基于微分几何法的半主动油气悬架LQR控制

为了对某工程车辆半主动悬架的油气弹簧进行有效控制,分析了油气弹簧弹性力和阻尼力的非线性特性,建立了车辆半主动油气悬架非线性动力学模型.提出了应用微分几何理论并经过非线性状态反馈变换的方法,对半主动悬架非线性系统进行精确线性化,利用线性二次型调节器实现了非线性状态反馈最优控制,并用Matlab/Simulink编程进行仿真实验.仿真得出半主动油气悬架与被动油气悬架相比,显著地提高了车辆的平顺性.研究结果表明此方法可为车辆悬架控制的研究提供参考.     

Feedback Linearization H∞ Control and Its Application to Excitation Systems

This work presents a new design method based on differential geometry and the nonlinear H∞ approach which has verified that the H∞ control for the feedback linearization system is equivalent to a nonlinear H∞control for the primitive nonlinear control system in the sense of differential game theory. In addition, this kind of design method is used for nonlinear robust optimal excitation control of a multi-machine system. The controller constructed is implemented via purely local measurement. Moreover, it is independent of the parameters of power networks. Simulations are performed on a single-infinite system. It has been demonstrated that the nonlinear H∞ excitation controller is more effective than the other nonlinear excitation controller in dynamic performance improvement for variation of operational states and parameters in power systems.     

非线性系统控制器综合的一种新方法(英文)

基于正切线性化控制技术和状态依赖Riccati微分方程方法,提出了一种新的非线性控制器综合策略.受正切线性化控制的启发,首先,将一类非线性系统的非线性反馈镇定问题转化为状态依赖线性时变系统的反馈镇定器设计问题.然后,给出了求解导出线性时变系统反馈镇定器设计问题的一种基于状态依赖Riccati微分方程方法.为实现该控制器的求解,仅需实时求解给定正定初始条件下的状态依赖Riccati微分方程.此外,本文所得到的解析结果还能保证非线性闭环反馈系统的指数渐近稳定性.最后,用一个数值算例验证了本文给出方法的有效性.     

基于微分几何的双向矩阵变换器动态特性分析

基于微分几何方法提出了关于双向矩阵变换器动态特性的分析方法,针对不同的输出控制量,得到电路的内动态方程,判断电路内动态的稳定性,由此决定采用控制策略时参数的选择。分析结果表明该方法能够有效分析电路的动态特性。同时根据分析结果采用输入输出线性化方法推导出了系统的输入输出控制律。仿真结果表明该方案能够很好地保持控制系统的稳态性。     

上田振子系统的混沌及其混沌控制

研究了上田振子系统的混沌及控制方法,分析了该系统的动力学特性,给出了Poincare截面图、时间响应图及随系统单个参数变化的分岔图和Lyapunov指数图,采用反馈线性化方法来控制该系统的混沌.在不稳定平衡点数值仿真表明,设计线性反馈控制器可以将混沌控制到稳定的周期轨道.