适应型非线性控制器的设计方法

针对一类状态完全可测的单输入单输出非线性对象,采用二阶扩张状态观测器来观测补偿对象的不确定性,提出一种适应型非线性控制器的设计方法,并结合误差分析给出了参数整定规则。基于MonteCarlo方法,通过一个理想高阶对象的仿真研究,证实了该文提出的方法对于系统参数变化和外界扰动具有良好的动态特性、较强的抗干扰能力和性能鲁棒性。     

FIR型逆动态内模控制器的设计算法与特性分析

利用受控对象的脉冲响应直接设计一FIR型内模控制器逼近其逆动态,建立了求解控制器系数矢量的矩阵方程并给出了相应的求解算法.分析表明,给出的内模控制器设计算法是绝对收敛的且控制器系数是有界的,从而保证了内模控制系统的闭环稳定性.     

静止同步补偿器无功电流的鲁棒自适应控制

从器件级、装置级和系统级 3个层次讨论电压源型静止同步补偿器 (STATCOM)的数学建模和控制器设计。在装置级层次 ,考虑到关键模型参数——等值电阻未知且系统受不可测量噪声干扰等实际情况 ,提出一种鲁棒型直接自适应控制算法 ,以解决无功电流的追踪控制问题 ;通过构造L yapunov函数并应用相关的稳定性理论严格证明了控制系统的全局稳定性和有界性 ;讨论了控制器设计参数的选择和数字实现问题。数字仿真结果表明 ,所得到的鲁棒自适应无功电流控制器能很好地达到预期控制目标 ,并在追踪能力和鲁棒特性等方面比比例积分 (PI)控制优越     

高动态场景下GNSS信号自适应载波跟踪算法

相对于城市应用场景,在高速飞行器上搭载的GNSS导航接收机需要承受更大的载波频率动态范围,且测量实时性要求较高,对载波环路的高精度跟踪提出了更高挑战.为此,本文提出了一种自适应载波跟踪算法,在载波跟踪环路中引入模糊控制器,随载波的频率变化自适应调整环路参数,在保证动态适应性的同时提高了测速精度.所提算法利用载波跟踪环路测量值计算模糊控制器的输入变量,采用单输入单输出的Takagi-Sugeno模糊控制模型,实时计算环路滤波器调节系数,具有结构简单且易于实现的特点.本文分别在固定多普勒频率、线性多普勒频率和正弦多普勒频率的场景下进行了分析和仿真.结果表明,所提算法能够在飞行器和接收机间径向运动速度范围±10 km/s,加速度范围±30g,输入载噪比40 dB Hz的条件下,以1 kHz的频率输出径向速度测量值,且测量误差小于3 m/s(1σ).     

基于模型完全动态延时逆的内模控制方法

分析了常规内模控制中存在的缺点,提出了一种基于模型完全动态延时逆的内模控制方法,取消低通滤波器的设计,以逆的延时时间的调整来提高系统的鲁棒稳定性,并结合自适应逆控制原理,采用有效消除被控对象下游输出端和上游输入端扰动的内模控制方法。     

基于线性矩阵不等式的动态反馈抗饱和补偿设计

将非线性环节嵌入线性控制器的互质因子中，提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的动态反馈抗饱和补偿设计方法。这种设计方法将饱和系统中控制器输出与被控对象输入不匹配值的L2范数作为优化性能指标，使得系统在饱和时的能量得到迅速补充，并兼顾系统的稳定性。这样，抗饱和控制器的设计方法就转换为寻找LMI中变量次优解的问题。通过实验仿真，验证了这种方法的实用性与优良的控制性能。     

静电陀螺支承系统的内模控制

针对静电陀螺支承系统超前-滞后PID控制器参数确定过程的复杂性,引入反馈控制器处理不稳定对象,处理后的对象采用一种改进的内模控制方法,推导了内模控制静电支承控制器的传递函数和系统闭环传递函数.结果表明,控制器可由新的稳定对象的逆、不稳定分量和一个低通滤波环节相乘得到,确定过程简单.给出了MATLAB环境下的仿真实验,仿真结果表明,采用内模控制的静电陀螺支承系统跟踪无静差,控制效果良好.     

基于改进遗传算法的数字PID参数整定

提出了一种改进遗传算法整定数字PID参数,对所得的参数在Matlab下进行了仿真,并以89C51单片机为控制器对二阶被控对象进行了实验。仿真与实验结果表明,该方法比简单遗传算法收敛速度更快,收敛过程更平稳;所得参数对被控对象阶跃响应控制效果优良,使被控对象的输出能快速、稳定、准确地跟随输入信号。     

基于遗传算法的热物性参数辨识

为了提高热物性参数辨识的准确度,将遗传算法(genetic algorithm)应用于热物性参数辨识,提出了完整的数学模型.数值模拟结果表明,此法具有相当的精确度,不但没有造成噪声放大,而且还对噪声进行了过滤,使得输出噪声比输入噪声小了许多,成功克服了反问题中误差累积放大的弱点.本算法应用的唯一前提是相应的正问题可解.该算法很容易应用到其它热物性参数辨识和其它类型的反问题中.     

用Hartley变换实现连续动力学系统参数模型直接辨识

针对大多数物理系统是由一组微分方程表示的连续时间系统,难以获得信号的各阶微分,连续动力学系统参数模型无法直接辨识的问题,借助Hartley正、逆变换及其微分性质,在频域对信号去噪,获得信号及其微分的估计值,建立参数模型直接估计的最小二乘算法。通过数字仿真分别辨识一个二阶系统和四阶系统,研究频率指数M和时间T与辨识精度的关系,给出辨识时参数选择的基本原则。此外,运用此方法对某冷轧机液压自动厚控系统参数模型进行辨识,结果表明:该方法对噪声具有较强的抑制能力,是一种简单实用的辨识方法。     

基于神经网络辨识的熔融碳酸盐燃料电池建模

针对熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）电堆系统难以建模以及已建立的模型过于复杂，难以满足工程上对MCFC系统控制设计特别是实时控制需要的情况，绕开MCFC的内部复杂性，提出利用神经网络可能逼近任意复杂非线性函数的性能，将神经网络辨识方法应用到MCFC这种高度非线性系统的建模中。以燃料气和氧化剂气体的流速的输入量，MCFC电堆温度响应为输出量，根据输入输出数据用神经网络辨识建立MCFC电堆系统的温度模型，给出了辨识系统的结构及改进BP算法。仿真结果证明了这种方法的可行性，所建立的模型精度较高，使得设计MCFC的实时控制器成为可能。     

输出隶属函数不均匀分布时典型模糊控制器的结构分析

针对两输入 (e,Δe)一输出 (Δu)的典型模糊控制器 ,其输入变量采用三角形、全交迭、均匀分布的隶属函数 ,输出变量采用不均匀分布的单点隶属函数 ,当采用线性控制规则和 Sum- Product推理方法时 ,推导了输出的解析表达式 ,分析了其结构特性和极限特性。进而对最常用的输入变量各取 5个模糊子集的情况进行了详细分析 ,研究了输出隶属函数参数对典型模糊控制器性能的影响 ,并将理论结果应用于倒立摆的模型参考模糊自适应控制     

数据驱动的网络化系统代理控制

针对复杂的控制系统对控制器完备性要求高的问题,提出了代理控制结构。将完备的集中式控制算法,分解为多个面向具体任务简单分布式控制代理;采用基于数据驱动的控制思想设计控制代理,充分利用系统输入输出计算最优控制律,从而避免了对复杂的动态系统建模困难的问题。仿真结果表明,数据驱动的网络化系统代理控制体系是有效的,且相对于未使用代理的网络体系结构具有更高的优越性,降低了网络控制器设计的复杂性。     

基于打包的网络化系统的预测控制

采用了一种新的网络数据传输协议, 即输入与输出数据均打包传送. 在这种通讯协议下, 讨论了网络化系统的预测控制器的设计, 并作了稳定性分析. 证明了观测器与增广系统状态反馈的设计满足分离原理, 利用线性矩阵不等式给出了相应的控制器的设计. 通过一个数值例子验证该方法的有效性.     

一个离散时间非线性系统的间接自适应模糊控制器

对于具有未知非线性函数的离散时间非线性系统。构造了一个间接自适应模糊控制器，并进行了稳定性分析，用模糊逻辑系统使系统参数化。如果参数化模型和真实系统是非常接近的，它们之间的差异是非常小的并且能假设为零，则能够构造一个简单的自适应模糊控制器，并且可以证明闭环控制系统在输入输出有界意义下的全局稳定性，且跟踪误差收敛到零，仿真实验证实了控制器的有效性。     

离散随机系统输出反馈协方差配置

于由协主差配置理论可以比传统的控制设计方法更直接地将闭环系统状态协方差配置到指定值,因此该理论成为近年来人们研究的一个热点。然而,在已有的基于输出反馈的离散系统协方差控制文献中均未考虑测量噪声的影响。为此,该文研究含测量噪声的线性离散随机系统的输出反馈协方差控制问题,即设计输出反馈控制器,使闭环系统达到预先给定的稳态状态协方差。基于矩阵分解技巧和广义逆理论,文中导出了期望控制器存在的充要条件及其解     

逆系统方法及其应用

本文提出了一种设计非线性反馈控制系统的方法，称作过系统方法．这种方法的要点，就是用对象的逆系统构造出一种可用反馈结构实现的“α──阶积分逆系统”，将原对象补偿为具有线性传递关系的系统，即α阶伪线性系统，然后用线性系统的理论来解决这种系统的综合问题。同时，本文还将逆系统方法用于机械手控制系统的设计，从所给出的仿真来看，结果是令人满意的。     

包含静止同步补偿器的电力系统逆系统方法

研究了包含静止同步补偿器(static synchnorous compensator,简称STATCOM)的单机-无穷大电力系统中逆系统方法的应用。首先论述了逆系统方法的基本概念,然后给出了研究对象的数学模型。将同步补偿器作为一无功电流源来处理,发电机采用二阶简化模型,在此情形下,给出了包含STATCOM的单机-无穷大系统的三阶动态模型。此时,STATCOM的等效无功电流成为系统的一个控制变量。利用逆系统算法,逐步给出被控系统的逆系统、反馈控制规律、α-阶积分逆系统、伪线性系统(积分解耦系统)。对所得解耦系统,应用最优控制方法进行综合。仿真结果显示了此方法的有效性。图2,参9。     

二维圆管导热反问题内壁瞬态温度的快速识别

以二维圆管为研究对象,基于控制容积积分法的导热正问题以及基于共轭梯度法的优化算法来构建二维瞬态导热反问题数学模型,分别采用Gauss-Seidel点迭代法与托马斯算法（tridiagonal matrix algorithm,TDMA）线迭代法对导热正问题离散方程进行求解。为了探究Gauss-Seidel点迭代法与TDMA线迭代法两种模型的精确性与时效性,设定了3种内壁面温度变化规律,以正问题所得到的外壁面温度值作为导热反问题的输入条件,并引入标准正态随机测量误差,探讨测量误差对反演结果精度的影响。数值试验证明了两种方法反演的精确性和抗噪性,且对比结果表明TDMA线迭代法的求解速度要优于Gauss-Seidel点迭代法,能够较快地反演得到内壁面温度波动值。     

200 MN双缸油压机同步控制系统的设计

采用多输入 多输出(MIMO)鲁棒控制技术,设计了一个同步运动外回路控制器和一个非线性单输入 单输出(SISO)的基于压力的扰动观测器的控制器作为油缸的内回路控制器,解决了油压机电液同步运动的控制问题.