时变离散系统的一种自适应算法及鲁棒性分析

针对时变离散系统,设计了一间接极点配置鲁棒自适应控制算法．用投影修正的最小二乘法辨识时变系统参数,并用极点配置法设计控制律．辨识机制的投影修正保证了闭环自适应控制系统的鲁棒稳定性．文中着重分析了自适应控制律的特性及闭环系统鲁棒稳定性,得到的结论是：如果未建模动态和平均时变充分小,则闭环系统有界输入、有界输出（ＢＩＢＯ）鲁棒稳定．文中的结果及其证明改进并发展了现有时变自适应控制理论．仿真例子验证了鲁棒性分析的正确性     

一种鲁棒脉宽调制的无差拍并网控制方法

在并网逆变器的无差拍电流控制中,逆变器输出滤波电感值变化和滞后一拍延时会直接影响并网电流的畸变率、系统稳定性与动态响应速度.对此,本文提出了一种鲁棒脉宽调制的无差拍并网控制方法,减小了因滤波电感值变化对并网电流造成的畸变,有效地解决了滞后一拍控制引入的延时问题,降低了系统闭环传递函数的特征根方程阶次,提高了系统的稳定性及动态响应速度.分析了滤波电感偏差系数对系统性能的影响,得到系统临界稳定的滤波电感偏差系数随着滤波电感的寄生电阻和线路等效电阻的增大而增大,随着采样频率的增大而减小的结论.综合考虑系统的稳定性与动态响应速度,给出了关键控制参数的优化选取范围.仿真和实验结果验证了所提方法的有效性.     

线性系统极点正规配置问题

基于正规矩阵特征值对其元素变化的不敏感性,讨论线性系统极点的正规配置问题,即设计状态反馈控制律,将闭环控制系统极点配置到期望位置的同时使闭环状态矩阵为正规矩阵,从而达到增强控制系统的鲁棒性的目的.对于线性时不变系统,给出期望极点集可正规配置的充分必要条件及反馈控制律的一般表达式,并结合示例给出算法.     

车辆非线性半主动悬架的模型跟踪变结构控制

以车辆两自由度系统的悬架振动模型为基础,针对该系统的非线性特性,设计了以最优控制系统为参考模型的模型跟踪变结构半主动控制系统.该控制系统用极点配置法确定切换面参数,以保证系统稳定;采用指数趋近率求取变结构控制律,使系统状态能够快速到达切换面,对逼近误差具有较强的鲁棒性,且能较为有效地削弱抖振.最后用Simulink进行仿真实验,结果表明:此控制系统具有良好的减振性能,能较好地提高乘坐舒适性.     

高超声速飞行器线性变参数一体化式控制律设计

针对高超声速飞行器的三维航迹控制问题,采用线性变参数(LPV)输出反馈控制和极点配置理论,基于高度-水平航迹控制概念,在马赫数包线内设计高超声速飞行器一体化式LPV控制律.该控制律不区分常规飞行控制律的内外控制回路,根据速度、高度、侧滑角和偏航角指令对飞行器纵向和横航向运动进行综合控制,在L₂诱导范数意义下实现飞行器三维航迹的鲁棒最优控制.在地心地固参考系内建立高超声速飞行器的数学模型,考虑地球自转、地球扁率、地球引力二阶简谐效应对飞行器运动特性的影响.通过数值仿真检验LPV控制律的控制性能,仿真结果表明：高超声速飞行器闭环系统具有D-稳定性,能够在典型机动中保持良好的航迹控制性能,并且在扰动和测量噪声下具有良好的鲁棒性.     

倒立摆的输出反馈控制

倒立摆是不稳定的非最小相位系统,其H∞输出反馈缺乏鲁棒性。用带宽设计的观点分析了不稳定非最小相位对象的控制难点,指出非最小相位的控制要求系统的带宽要窄,而不稳定对象的控制则要求带宽要宽。提出用一个宽带宽的回路对不稳定动态部分进行镇定,再对只具有非最小相位的回路设计一个窄带宽的控制器。通过仿真表明,这样的设计具有良好的鲁棒性。     

基于输出反馈的离散滑模控制器设计

针对一类多输入多输出不确定离散系统,设计了输出反馈滑模变结构控制器.基于极点配置的方法设计了稳定的滑模面,然后分析传统离散指数趋近律设计方法的优缺点,根据滑模到达条件提出一种改进的指数趋近律.该控制律加快了系统状态的响应速度,同时降低了抖振.仿真结果证明所设计的控制器能够在系统状态不完全可测情况下具有良好的性能,验证了该设计方法的可行性和有效性.     

离散极点配置控制系统的稳定鲁棒性分析

本文首先给出了离散线性系统稳定鲁棒性分析的一个一般结果,然后利用该结果分析了离散极点配置控制系统关于未建模动态特性和参数摄动的稳定鲁捧性,给出了闭环控制系统保持稳定所允许的未建模动态特性和参数摄动的限度。所得结果对于极点配置控制器设计具有指导意义。     

液位控制系统中混沌运动的轨迹跟踪控制

分析了液位控制系统中的混沌运动，并采用轨迹跟踪控制方法对液位控制系统中的混沌运动进行控制，通过配置极点保征了控制系统具有良好的动态性能和全局稳定性。该方法不仅避免了局部线性化方法存在的问题，而且可以跟踪函数给定。仿真结果表明，该方法对参数变化和测量噪声具有较好的鲁棒性。     

弧焊逆变电源变结构控制规律的仿真研究

建立了CO2电弧焊的仿真模型，利用MATLAB软件对控制系统的动态过程进行了仿真试验。分析了输出回路中不同的直流电感（线性直流电感、可饱和电感、可变电感）对电源输出电流波形的影响，并获取得CO2短路过渡焊最佳的电流波形。仿真试验表明，只有采用可饱和电感和可变电感才能满足短路过渡过程中各阶段动态性能的要求，以达到减少飞溅的目的。     

三极管式高频脉冲钨极氩弧焊电源

阐述了电流反馈截止式三极管高频脉冲钨极氩弧焊电源的基本原理和电路组成.分析了脉冲电流产生和变化规律.指出了电路参数对电源性能的影响;主回路电感、续流电阻对脉冲频率及脉宽比的影响;以及主回路电感对三极管管压降的影响及电路参数对输出频率、电流波形、外特性曲线形状及三极管工作状态的影响.高频脉冲TIG焊是一种新工艺,由于高频电弧具有很高的稳定性,因而可以显著提高焊接速度,最小焊接电流可以达到几安培以下,能焊接0.1mm厚的不锈钢薄板.     

循环流化床锅炉汽温系统的自抗扰控制

循环流化床汽温系统存在大滞后、大延迟、多时变、非线性等诸多问题,针对含时滞的回路,实施自抗扰控制,设计循环流化床锅炉(CFBB)串级汽温自抗扰控制系统,利用新型自抗扰控制器参数整定方法优化控制器参数,进行跟踪实验、扰动实验和鲁棒性实验。仿真结果表明:自抗扰控制技术能够使CFBB汽温控制系统的动态性能得到改善,过渡过程更加平稳,系统输出几乎没有超调,调节时间缩短,并且自抗扰控制器对被控对象参数变化有较好的性能鲁棒性。本文方法的有效性和适用性,为提高循环流化床锅炉汽温控制系统的控制品质提供新的思路。     

异步电动机自适应非线性解耦控制

针对转子电阻变化和负载转矩扰动会破坏异步电动机非线性解耦控制系统的解耦性 ,使动态性能降低这一问题 ,采用降维转矩观测器和自适应转子电阻估计器分别对负载转矩和转子电阻进行观测和估计 ,实时地对非线性状态反馈解耦控制律进行调整 ,实现异步电动机系统的动态精确解耦 ,提高了系统鲁棒性 ,改善了系统动态性能     

泵节能调速控制系统的研究

通过对泵节能调速控制系统的原理分析,建立数学模型,利用奈魁斯特稳定判据分析其稳定性,判断系统的能观性和能控性,利用极点配置改善系统的性能,通过simulink进行仿真,比较系统的性能.利用PLC编程、Wincc flexible与触摸屏结合对系统进行组态,实现友好的人机界面控制.结果表明:泵节能调速控制系统稳定性良好,具有能观性和能控性,极点配置提高了系统的性能.通过实验验证了泵节能调速控制系统能够得到精确的控制,从而实现泵节能调速控制,满足工业生产要求,降低能源的消耗.     

区域极点约束下不确定系统鲁棒非脆弱H_∞控制

多目标控制是控制系统工程领域近年来的研究热点问题,用于解决在若干个相互矛盾的目标存在的情况下如何得到一个能够满足多方面要求的解决方案.考虑到对闭环系统的鲁棒性、非脆弱性、干扰抑制性能以及动态响应特性等多方面控制目标要求,针对一类含有范数有界参数不确定性的线性系统,研究了其在干扰抑制指标约束以及闭环极点区域共同约束下的鲁棒非脆弱H∞控制问题.以有限能量扰动输入信号到性能评价输出信号之间的L2增益来衡量系统的抗干扰性能,以极点区域约束来改善闭环系统的动态响应特性,控制目标要求在对象和控制器同时存在参数不确定性的情况下,所设计的控制器能够使不确定性系统鲁棒稳定,闭环系统干扰抑制性能指标小于给定上界,并且闭环极点配置于复平面上指定的圆盘区域内.针对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动的情况,分别以一个线性矩阵不等式(LMI)形式给出了满足设计要求的非脆弱鲁棒H∞控制器的可解性条件.通过数值算例进行控制器设计并对结果进行了深入讨论,分析结果表明了所提方法的有效性.     

输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度，采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化，从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程，并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数；接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制，求得控制系统闭环传递函数；然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数；最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验，结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度.     

不确定线性系统区域极点配置静态输出反馈可靠控制

对含有状态不确定项的线性系统,在连续增益故障模型的基础上,提出带有执行器故障的圆形区域极点配置的静态输出反馈的可靠控制问题.首先给出了在不考虑故障时设计控制器使系统保持渐近稳定的充分条件;然后讨论了对于同一系统同一控制器在考虑执行器故障时系统出现不稳定;接下来,针对同一故障模型重新设计静态输出反馈控制器使系统在发生故障后仍保持渐近稳定.利用线性矩阵不等式(LMI),在考虑执行器故障模型的基础上,给出了圆形区域极点配置的静态输出反馈的可靠控制器存在的充分条件.仿真结果进一步说明当系统发生故障时,正常控制的闭环系统极点可能离开所给定的圆形区域,而可靠控制的闭环系统仍然会保持极点在给定的圆形区域内,从而看出对系统进行极点配置的静态输出反馈的可靠控制的必要性.     

一种新的极点配置鲁棒自适应控制

一种新的极点配置鲁棒自适应控制张天平，冯纯伯（东南大学自动化研究所，南京２１００１８）自Ｒｏｈｒｓ等人［１］提出：如果系统存在未建模动态，那么在理想条件下给出的自适应算法会产生不稳现象以来，自适应控制系统的鲁棒性一直是控制理论研究的中心课题之一．文献...     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.     

火力线跟踪与瞄准的任务空间控制方法

为了简化火力线控制系统的控制律,并同时保证受控系统的稳、动态性能,该文提出一种火力线任务空间控制策略。该方法通过受控系统状态特定变换,把高低/方位轴的直接控制变为火炮任务空间下的间接控制,简化了反馈线性化控制律,并可进行极点配置。仿真结果表明,任务空间控制相对经典PD控制在初始2秒内使系统实际位置轨迹相对指令轨迹振幅更小、调整时间更短,相对耦合PD控制在系统稳态时的跟踪精度更高。