模糊PID控制在核反应堆功率控制中的研究

应用核反应堆堆芯的中子动力学数学模型建立传递函数.采用模糊PID方法设计了反应堆功率控制器控制反应堆功率负荷跟踪变化.Simulink仿真表明所采用的模糊PID控制算法来控制反应堆功率的输出,比传统PID控制取得了较好的控制效果.     

H∞控制方法在核反应堆功率控制中的应用

在已有核反应堆数学微分方程模型的基础上,建立了反应堆模型的状态空间方程描述形式;采用H∞控制方法设计了反应堆功率控制器,以控制反应堆功率变化.仿真结果表明,与传统的PID控制器相比,H∞控制器有良好的性能.     

采用功率内环和电压平方外环的电压型PWM整流器

根据电压型PWM整流器在同步旋转dq坐标系中建立的整流器功率控制数学模型,基于功率前馈解耦,解决了有功功率和无功功率互为耦合问题.为克服整流器电流控制策略、直接功率控制策略及非线性控制策略的不足,提出了采用功率内环、直流电压平方外环电压型PWM整流器的新控制策略.由于采用直流电压平方外环,提高了整流器直流电压跟踪和功率跟踪能力,使系统具有响应快、稳定性好、抗负载扰动能力强及结构简单的优点.给出了系统控制器的设计方法.通过正常负载及负载扰动情况下的计算机仿真,证明了新控制策略的可行性.     

船舶动力定位非线性预测控制器的设计

针对海洋环境扰动力对海上作业船只的影响,导致船舶动力定位系统具有较强非线性这一情况,本文结合广义预测控制技术,设计了一种船舶动力定位非线性预测控制器。该控制器通过非线性估计滤波得出船舶非线性运动的总扰动,利用广义预测反馈校正进行补偿,并根据得到的预测值对船舶进行定位控制。经过仿真实验证明控制器具有较强鲁棒性和适应性。     

基于两点模型的堆芯功率多目标保性能控制

现阶段能源产业需要核电站能够根据实际功率需求对输出功率进行调整,因此压水堆堆芯负荷跟踪运行是现阶段压水堆商业化运行的重要需求之一.为了避免运行过程中由于堆芯功率分布不均匀导致的氙震荡、热点等问题,对堆芯运行过程中产生的轴向功率偏差进行控制也是压水堆安全运行的关键.基于中子动力学方程、反应性反馈方程和热工水力学方程,结合堆芯功率空间耦合构建了压水堆堆芯功率两节点模型,并在这一模型的基础上增加负荷跟踪和轴向功率偏差跟踪量.根据这一模型设计了能够实现负荷跟踪控制和轴向功率分布控制并且具有抗时变性的LPV-LQR多目标控制器.在经典的多个瞬态工况下进行仿真的结果表明,LPV-LQR控制器具有良好的负荷跟踪控制和轴向功率分布控制能力,并且能够更好适应堆芯功率系统的时变性.     

制导炮弹姿态非线性模型预测控制仿真分析

为实现对某制导炮弹攻角、侧滑角和速度倾斜角指令的快速跟踪控制,应用具有解析控制律的非线性模型预测控制方法设计其控制器.将制导炮弹控制器分成内、外两个回路来设计,通过外回路控制器将攻角、侧滑角和速度倾斜角指令转成弹体角速度指令,再由内回路控制器转成舵偏角指令.仿真分析了非线性模型预测控制参数(控制阶数和预测时域)对制导炮弹控制器的影响,得到其对控制效果影响的定性规律.仿真结果表明,合理选取控制阶数和预测时域组合,可使该控制器具有良好的控制效果,系统控制响应快,基本实现无差控制.     

基于功率塑造的控制方法及其在两个物理系统中的应用

目的：将著名的功率塑造控制方法应用到一个非线性电路和一个恒温连续搅动水箱式反应堆系统,并证明动态控制器设计方法比静态控制器设计方法适用范围更广。方法用功率塑造方法来设计控制器并用李雅普诺夫函数分析稳定性。结果得出的控制率为简单的线性时不变控制器,该控制器能够保证系统在理想的平衡点处渐进稳定。结论成功地将功率塑造控制方法应用到两个物理系统中并得到了动态功率塑造比静态功率塑造适用范围更广的结论。     

考虑人机作用力的康复训练机器人各运动轴最优轨迹跟踪预测控制

针对人机作用力影响康复训练机器人的跟踪性能问题,提出了一种新颖的观测器设计方法,目的是利用系统的位置输出估计人机作用力.同时,为了抑制人机作用力并避免运动中产生较大的跟踪误差而影响康复者安全,设计了非线性控制器,并得到了机器人各运动轴系统模型.进一步,结合预测控制同时约束了系统轨迹跟踪误差和速度跟踪误差,并实现了各运动轴的最优轨迹跟踪.通过仿真结果对比分析和实验研究,表明文中提出人机作用力观测和控制器设计方法的有效性和优越性.      

基于单组缓发中子模型的反应堆功率T-S模糊控制

基于T-S模糊模型,针对单组缓发中子点堆动力学方程,设计了T-S模糊控制器来实现对反应堆功率的控制.仿真结果表明,所设计的T-S模糊模型控制器能够较好的控制反应堆功率的输出,取得较好的控制效果.     

催化裂化装置的非线性预测控制

基于反馈线性化方法,提出了一种有输入、输出约束条件的多入多出非线性系统的预测控制方法。催化裂化装置(FCCU)的反应再生部分是一个典型的非线性系统,基于FCCU的机理模型,采用该控制方法设计了非线性预测控制器,并对其跟踪能力和稳定性进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪性能和稳定性。     

催化裂化装置的非线性预测控制

基于反馈线性化方法,提出了一种有输入、输出约束条件的多入多出非线性系统的预测控制方法。催化裂化装置(FCCU)的反应再生部分是一个典型的非线性系统,基于FCCU的机理模型,采用该控制方法设计了非线性预测控制器,并对其跟踪能力和稳定性进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪性能和稳定性。     

采用变时域模型预测的车辆路径跟踪控制方法

为了解决自动驾驶车辆变速行驶时模型预测路径跟踪控制器的可靠性问题,提出一种变预测时域自适应路径跟踪控制方法.首先,推导简化后适用于仿真验证的车辆三自由度动力学模型,引入松弛因子以避免求解过程中出现非可行解,并将跟踪控制转化为二次规划求解问题;然后,确定模型预测控制器的重要设计参数,分析车速和预测时域的变化关系,拟合预测时域与车速的函数曲线,设计一种变时域自适应路径跟踪控制器;最后,搭建Carsim/Matlab/Simulink联合仿真平台进行验证.结果表明:变时域自适应路径跟踪控制器能够随着车速变化实时更新预测时域,可保证车辆具有较好的跟踪精度和稳定性.     

自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制

为提高自主车辆路径跟踪控制的实时性和鲁棒性,研究一种线性时变模型预测路径跟踪控制方法.建立用于控制器仿真验证的纵向侧向二维车辆非线性动力学模型;从二轮三自由度模型出发,推导出线性时变路径跟踪预测模型;引入向量松弛因子解决优化求解过程中硬约束导致的控制算法非可行解问题,基于模型预测控制理论将路径跟踪控制算法转化为带软约束的在线二次规划问题;最后通过Matlab/Simulink实现车辆动力学建模和控制器设计,双移线工况仿真结果表明,所设计的控制器能够适应不同车速、不同设计参数的鲁棒性要求.     

基于非线性干扰观测器的直升机滑模反演控制

针对3自由度直升机俯仰控制系统,提出一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法. 用一种非线性干扰观测器观测系统的不确定性和外界干扰,通过选择设计参数,可以使观测误差指数收敛. 对引入非线性干扰观测器后的系统采用滑模反演法设计控制器,控制律的设计保证了闭环系统的稳定性,从而达到对直升机俯仰系统跟踪控制的目的. 仿真结果表明,该方法能够较理想地观测干扰,减小控制器的输出,改善系统的控制性能.     

光伏发电系统MPPT固定频率滑模控制

基于光伏电池的数学模型,采用Buck电路作为实现电路,以开关周期平均状态概念为基础,建立光伏发电系统的平均状态数学模型.基于滑模控制理论和光伏电池的工作特性,设计了光伏发电系统最大功率点跟踪固定频率滑模控制器,对控制器的固定频率滑模控制算法采用Lyapunov方法进行了存在性和稳定性分析.在理论分析基础上,对光伏发电系统及固定频率滑模控制器进行了数字仿真和实际物理系统实验.仿真和实验结果表明,所设计的固定频率滑模控制器抖振很小,能很好地实现光伏发电系统最大功率点跟踪,控制算法实用有效.     

基于神经网络的永磁同步电机广义预测控制

介绍了一种基于神经网络的永磁同步电机矢量控制系统的广义预测控制方法.通过分析永磁同步电机数学模型,采用带有延时结构的多层前向神经网络作为预测模型,进行非线性广义预测控制.控制算法是基于非线性激励函数的局部线性思想,将预测模型处理成线性和非线性两部分,并用线性预测控制方法求得控制律,简化了计算.仿真结果表明,利用该法建立的永磁同步电机调速系统,具有良好的控制效果.     

航空发动机模糊自适应广义预测解耦控制

为克服航空发动机控制回路间的耦合作用,针对具有不确定大时延的航空发动机分布式控制系统,提出了一类模糊自适应广义预测解耦控制算法.利用发动机非线性模型的输入输出数据对模糊自适应推理网络进行离线训练,网络的前提参数训练后固定,后件参数则可在线调整以使网络能更好地逼近实际系统.将模糊自适应推理网络作为广义预测控制器的预测模型,可以省去常规广义预测控制器的反馈校正机构.仿真表明:当参考轨迹为阶跃信号、斜坡信号时,所设计的控制器均具有良好的动态跟踪特性和解耦特性,当时延发生变化时,系统输出仍然能稳定地跟踪参考轨迹,说明该控制器对时延不敏感,鲁棒性强.     

微燃机-冷热电联供机组的Hammerstein模型及非线性广义预测控制

为研究微燃机-冷热电(MGT-CCHP)联供机组动态运行特性及控制策略,采用Hammerstein模型结构快速辨识其非线性动态特性,并将非线性动态特性以串联的非线性静态模型和线性动态模型表示.采用逐步回归法确定动态模型阶次并采用粒子群算法辨识模型参数,得到易于复现的块结构化模型.基于Hammerstein预测模型,设计了MGT-CCHR冷负荷跟踪非线性广义预测控制器.利用Hammerstein模型分块描述对象静态与动态特性的结构特点,将非线性广义预测控制转化为线性广义预测控制与非线性静态函数求根问题,使控制量求解简化.通过与最优参数PID控制器的仿真结果比较表明,所设计的非线性广义预测控制器具有改善冷负荷跟踪性能和节能控制的效果.     

基于Hammerstein模型的连续搅拌反应釜非线性预测控制

该文针对化工过程中广泛使用的连续搅拌反应釜(CSTR),提出一种基于最小二乘支持向量机Hammerstein模型的非线性预测控制方法。Hammerstein模型的非线性环节采用最小二乘支持向量机逼近,线性环节则采用外因输入自回归模式(ARX)结构。基于此模型结构设计非线性模型预测控制器,将非线性预测控制问题转化为线性模型的预测控制和非线性模型的求逆问题,进而给出了预测控制律以及非线性环节逆模型的构造方法。对CSTR的仿真结果表明:与传统的非线性模型预测控制以及PI控制器相比,该文方法精度更高,能够有效跟踪控制反应物浓度。     

基于变预测时域的电动汽车轨迹跟踪控制

针对在不同车速下由于车辆动力学参数改变导致轨迹跟踪的误差变大的问题,研究电动汽车自适应性轨迹跟踪控制器设计.首先,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)设计轨迹跟踪控制器,对比分析不同车速下不同预测时域对轨迹跟踪的影响;其次,通过仿真结果,发现不同车速下采用恒定预测时域,轨迹跟踪在不同速度下自适应性变差,易产生较大的跟踪误差;最后,设计了基于车速变化的变预测时域轨迹跟踪控制器.CarSim/MATLAB/Simulink联合仿真结果表明,改进后的轨迹跟踪控制器在不同车速下轨迹跟踪具有良好的控制精度和稳定性.