使用MATLAB软件实现控制系统的分析与设计

结合实例介绍了使用MATLAB软件中的控制系统工具箱所提供的线性时不变系统观测器(LTI viewer)和单输入单输出系统设计工具(SISO Design Tool)对控制系统进行分析和设计的有关功能和方法。     

机辅设计三输入三输出液位,流量控制系统

用ＤＮＡ法设计了一个两贮槽三输入三输出液位、流量控制系统。给出系统结构、ＤＮＡ法机辅设计的方法步骤、作者编制的机辅设计软件基本结构,以及设计三输入三输出液位、流量控制系统的过程和结果。     

自适应模糊PID轧机液压AGC系统特性研究

针对液压厚度自动控制系统(Automatic Gauge Control,简称AGC)存在时滞性、时变性的问题,以及传统PID控制器的PI参数无法在线实时修改的局限性,提出了结合模糊控制理论,设计构造模糊自适应PID控制器的解决方法。即确定输入和输出变量,定义各变量的隶属度函数,求解输入变量和输出变量的比例因子,建立系统的模糊规则表,利用重心法解模糊后,实现实时在线调整PI参数的目的。通过MATLAB仿真实验,对系统的时域特性及频域特性进行分析,得到模糊自适应PID控制器比传统PID控制器能够更快速的达到稳定,系统无超调量,无稳态静差,抗干扰能力强,取得了较好的控制效果。     

一种用MATLAB优化工具进行控制系统设计的方法

在控制系统常规设计方法基础上，为寻求目标的最优，把MATLAB优化工具箱中的优化函数与控制系统设计相结合，分析了几种控制系统参数的最优设计方法，以保证输出最优跟踪输入，并用一实例进行仿真分析。     

多变量模糊推理系统的神经网络实现

以双缸连通液面Ｆｕｚｚｙ控制系统为模型，研究了多变量Ｆｕｚｚｙ推理系统的神经元网络实现问题。这里主要考虑如下二个问题：（１）ＢＰ网络在语言环境下实现多变量Ｆｕｚｚｙ推理系统的有效性；（２）神经网络结构（隐层节点个数及输出层激发函数）对推理结果的影响。仿真结果表明，在语言环境下ＢＰ网络具有很强的近似推理能力，基于ＩＦ－ＴＨＥＮ的多变量Ｆｕｚｚｙ推理系统可由一个ＢＰ网络训练学习而加以实现，从而为有效的实现多变量复杂系统的Ｆｕｚｚｙ控制奠定了基础。     

输入时延下约束不确定系统的有限时间控制

针对一类具有非对称时变输出约束和输入时延的不确定非线性系统， 提出有限时间反步控制策略. 首先， 设计新型非线性变换函数将约束系统转化为无约束系统， 解决非对称时变输出约束问题； 其次， 为了处理反步控制的“计算爆炸”问题， 构造新型的有限时间滤波器， 且通过误差补偿机制消除滤波误差， 采用Pade近似法和中间变量补偿输入时延对控制系统的影响；再次， 根据Lyapunov理论证明闭环系统的实际有限时间稳定性， 且输出不会违反约束； 最后， 通过滤波器的对比仿真和机械臂系统的仿真验证新型滤波器和有限时间控制策略的有效性.     

工程解耦方法的分析与讨论

本文讨论矩阵求逆解耦与动态互补解耦的原理、结构与应用.作者提出的动态互补解耦不仅可以用于非奇异的过程控制系统的设计,同样可用于奇异的对象,解耦网络D的稳定性问题采用闭环无定位的方法和将多变量奇异系统转换成单输入与单输出系统的方法来解决.     

采用反馈的鲁棒系统设计方法

基于多变量系统鲁棒理论和反馈可以减小对象参数变化对输出影响的思想，本提出一种鲁棒系统设计方法和设计内反馈增益矩阵的算法。用该方法对一实际工业对象设计了鲁棒控制系统，结果令人满意。理论分析和实际系统设计结果表明，该方法设计的系统比串联补偿鲁棒设计的系统具有更好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

过采样方法在系统辨识中的应用

为了对带噪输出的控制系统进行盲辨识，提出了一种利用过采样法辨识控制系统函数的方法，通过过采样控制系统的输出信号，将原单输入单输出系统转换成为一个新的与原系统具有相同输出极点的单输入多输出系统，再估计出这个新的单输入多输出系统的传递函数，最后得到原单输入单输出系统的模型参数，仿真结果表明，与常用的高阶矩法相比，该方法具有不受系统结构影响，不需要计算样本数据的高阶统计矩，使用的样本数据量少，便于计算机实现的优点。     

多变量推理控制系统的设计

以２Ｘ２系统为例，阐述了多变量推理控制系统的设计。提出了系统主通道时滞大于耦合通道时滞情况下的控制系统的设计方法。多变量推理控制系统不仅具有能动态解耦、可调参数少的特点，而且由于采用Ｖ规范型结构控制器．避免了矩阵求逆运算，使系统设计简单，易于在工程上实现。     

二次型性能的优化降阶控制器设计

在静态输出反馈控制器设计的基础上,设计线性系统在二次型性能指标下的优化降阶动态输出反馈控制器.动态反馈控制器可表示为一个最优降维状态估值器和一个最优静态反馈增益阵.控制器的输入阵,可用全维控制器输入阵的一个线性组合来表示.通过求解利用降维状态观测器的静态输出反馈,可得到降阶控制的最优反馈增益阵.最后,通过一个例子,说明本文提出的给定解控制器设计方法.     

综合性最优控制及其在直流调速系统中的应用

提出了一种以线性二次型性能指标为基础的综合性最优控制问题，研究了单输入系统开环和闭环特征多项式与性能指标中的加权矩阵之间的关系，根据这些关系可以确定一个具有指定闭环极点的最优控制系统，最后把它们应用于双闭环直流调速系统中的速度调节器的设计。仿真结果表明，这种设计方法是可行的；且具有比较令人满意的设计效果。     

MATLAB与窗函数法结合设计FIR数字滤波器的研究

传统的数字滤波器设计方法繁琐且结果不直观,本文利用MATLAB具有强大的科学计算和图形显示这一优点,与窗函数法设计理论相结合共同设计FIR数字滤波器,不但使设计结果更加直观,而且提高了滤波器的设计精度,从而更好地达到预期效果。     

永磁同步电动机调速系统的模糊控制与仿真

对电动汽车驱动用永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor 缩写为PMSM)的调速系统进行模糊控制并对其结果进行仿真.对PMSM进行数学建模,根据其数学模型在MATLAB/Simulink下建立PMSM、PMSM测量环节、dq/abc转换器和PWM三相逆变器的仿真模块并进行封装.采用二维模糊设计, 以电动汽车行驶时所要求的电动机转速n′与电动机的实际转速n之间的偏差E和其偏差变化率EC作为系统的输入变量,把控制占空比的电流信号U作为输出语言变量,进行模糊控制器的设计.根据PMSM的各模块和所设计的模糊控制器,在MATLAB /SIMULINK下创建电动汽车PMSM调速系统的模糊控制仿真结构模型,并进行仿真,从而验证控制方法的正确性.     

增感屏微型机涂布调速系统

本文介绍了增感屏的涂布工艺流程、微机控制系统的硬件结构和控制过程、软件配置和各个模块的功能、调速模块的流程图。本文没有沿用经典控制论的方法设计系统,提出一种数学公析方法来解决该问题,推导了输入控制量和输出量之间的定量联系为α_1=α_0-A(n-n_0)/(B(n-n_0)+C) 当输出出现偏差时,可根据上式精确计算出为消除偏差所应取的输入控制量的增量。实践证明这个方法是可行的,能够满足生产实践中对控制系统性能指标的要求,而且这种数学分析方法在理论上也是正确的。     

一类随机线性系统的鲁棒自适应非线性控制设计

论文讨论了一类具有随机输入的线性控制系统的自适应鲁棒跟踪控制问题。将M.Krstic等提出的自适应非线性控制器设计方法与鲁棒控制基本原理相结合;证明了当控制系统的随机输入满足一定条件时,采用随机Backstepping自适应控制方法,能确保系统输出与参考信号误差的均方值全局有界,并能渐近收敛到一个预先任意置定的精度内。仿真实例表明这种控制器具有很好的鲁棒跟踪效果。     

非线性模糊脉冲系统的输出反馈模糊控制

研究了非线性模糊脉冲系统的静态输出反馈鲁棒模糊控制问题.基于线性矩阵不等式(LMI)方法提出了一种静态输出反馈模糊控制新方案.采用并行分布补偿(PDC)的基本思想设计输出反馈控制器,并利用Lyapunov方法理论证明闭环系统以全局指数稳定.最后基于LMI方法,将鲁棒模糊控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式问题(LMIP).仿真表明了本方法的有效性.     

基于Vandermode矩阵GFRF的一维数值解

广义频率响应函数（GFRF）表征非线性系统涉及多维变换,具体求解十分困难。基于Vandermode矩阵,借助MATLAB符号运算法,得到了多维核函数的关系表达式,代入输入和输出的频域采样值,将复杂的高阶核函数表示成一维数值解的形式。实验结果表明：该方法建模简单,运算量小,在误差允许范围完全可以表征非线性系统,具有一定的可行性和实用性。     

一种LabVIEW调用MATLAB的方法

LabVIEW和MATLAB是目前工程技术领域中比较流行的两种软件,功能强大但又各自存在着不足,介绍了在LabVIEW中通过MATLAB Script节点调用MATLAB应用程序的方法及注意事项,可以互相弥补不足,更好地发挥各自长处.在输油管道泄漏检测系统例程中运行的结果证明,这种调用可以有效地实现,并完成其算法功能.这种调用的实现为快速开发具有复杂算法、功能强大的智能化虚拟仪器提供了有力的工具.     

注塑机料筒加温系统多变量解耦控制及非线性控制的实验研究

本文研究对象为注塑机料筒加温系统，针对该多变量（例如４输入、４输出）系统相邻加热段之间存在较强的耦合作用，提出了一种简单、直观且易于工程实现的解耦方法，使得仅依据各通道之间的输入、输出值，便能够实现类似无耦合单通道控制．该算法经实验验证，获得了理想的控制效果，显示出较大的工程实用价值及深远的应用前景．