多螺旋桨浮空器的抗饱和控制器设计

针对执行机构受不对称约束的多螺旋桨浮空器,采用直接法和间接法设计了抗饱和控制器,通过线性变换将不对称约束转换为对称约束,利用广义扇形条件处理饱和非线性,采用2次Lyapunov方程分析饱和受限闭环系统的L2性能,给出了基于线性矩阵不等式(LMI)的综合条件,并将抗饱和控制器设计转化为LMI的凸优化求解问题,采用现有的YALMIP工具箱进行求解,分别给出采用直接法和间接法设计的抗饱和稳定控制器的仿真结果,以验证2种控制器设计方法的有效性.     

状态饱和系统稳定性分析

通过研究讨论了状态饱和系统的稳定性问题。对已有的凸域法进行了改进,得出了新的保守性更小的系统大范围渐近稳定的充分条件,在此基础上给出了系统大范围渐进稳定的迭代线性矩阵不等式(LMI)算法,并将该算法用于系统控制器的设计。     

具有饱和因子的时滞广义系统的鲁棒H∞控制

研究了一类带有饱和因子的时滞广义系统的鲁棒H∞控制问题.通过构造广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了系统具有H∞范数约束γ的一个充分条件,进而给出了一种H∞控制器的设计方法.     

广义系统约束控制器的设计方法

给出了一种能镇定广义系统的饱和线性控制器的设计方法,该系统带有约束控制.设计步骤为首先,通过低增益线性状态反馈控制镇定系统,找出二次Lyapunov函数,在此基础上计算另一个线性状态反馈控制;其次,采用与设计继电器控制的方法相类似的方法进行设计.设计这2种控制器时都加上饱和因子.     

抗漂移的状态反馈控制器设计及在数控系统中的应用

针对大部分抗漂移设计不能保证存在驱动饱和的开环稳定系统的闭环渐近稳定性的问题，在系统的量测噪声和外部扰动已经通过其他办法消除的条件下，设计了一种抗漂移的状态反馈控制器。该控制器将参考轨迹也加入到控制器设计中，极大地简化了控制器的参数设计并扩大了输入信号的范围。基于Lyapunov稳定性理论，证明了全系统的渐近稳定性及对参考输入的渐近跟踪性。将之用于数控系统控制器的设计中，仿真结果表明：无论饱和发生与否，该控制器不但可以保证系统的闭环稳定性，而且可以抑制 由于驱动饱和的存在而导致的跟踪性能的恶化，使得系统能够准确地跟踪参考输入。     

广义有理传递函数抗饱和控制器设计

传递函数是控制器最常用的模型之一。本文提出了一种新的广义有理传递函数抗饱和控制器的设计方法。借助条件技术中的"可行参考输入"信号的定义,给出了框架中三类控制器的具体设计参数,进而将广义有理传递函数抗饱和控制器结构图在条件技术下进行等效转换,并求出了新的"参考输入信号"wr。通过MATLAB实例仿真得出:该抗饱和控制器设计合理,条件作用技术可以让发生饱和的系统在退出饱和的瞬间仍然跟踪原来的参考输入信号,使系统丝毫感觉不到在退出饱和后带来的不利影响。     

广义有理传递函数抗饱和控制器设计

传递函数是控制器最常用的模型之一.本文提出了一种新的广义有理传递函数抗饱和控制器的设计方法.借助条件技术中的“可行参考输入”信号的定义,给出了框架中三类控制器的具体设计参数,进而将广义有理传递函数抗饱和控制器结构图在条件技术下进行等效转换,并求出了新的“参考输入信号”(w).通过MATLAB实例仿真得出:该抗饱和控制器设计合理,条件作用技术可以让发生饱和的系统在退出饱和的瞬间仍然跟踪原来的参考输入信号,使系统丝毫感觉不到在退出饱和后带来的不利影响.     

广义有理传递函数抗饱和控制器设计

传递函数是控制器最常用的模型之一。本文提出了一种新的广义有理传递函数抗饱和控制器的设计方法。借助条件技术中的“可行参考输入”信号的定义，给出了框架中三类控制器的具体设计参数，进而将广义有理传递函数抗饱和控制器结构图在条件技术下进行等效转换，并求出了新的“参考输入信号”w^r。通过MATLAB实例仿真得出：该抗饱和控制器...     

条件作用技术在PID抗饱和补偿控制器中的应用

为解决严重影响系统的闭环性能的执行器饱和现象,提出一种将条件作用技术与普通PID控制框架相结合的,新的抗饱和设计方法通过引入条件作用技术中的可行参考输入的概念,设计PID(比例-积分-微分)控制框架中的抗饱和补偿控制器.经仿真结果表明,条件作用技术简化了PID控制框架中的抗饱和补偿控制器的设计,并从根本上消除了整个PID控制系统的积分饱和现象.     

一种采用条件技术的抗饱和补偿控制器

将条件技术的抗饱和设计方法应用在以状态空间形式表示的系统中,通过引入条件技术的可行性参考输入的概念,设计抗饱和补偿控制器.经仿真结果表明,所设计的控制器能使整个控制系统具有明显的抗饱和效果;条件技术下的可行性参考输入也与实际的阶跃输入信号非常接近,并在很短的时间内就能达到完全一致,整个系统就不会感觉到由于改变参考输入信...     

Anti-windup Scheme for the Controller of Integrating Processes with Dead-time

IntroductionRecently , the integrating processes with dead-ti mewere attached more attention, and many papers proposedthe novel controllers to deal with them[1 8]. Zhongdesigned a new disturbance observer-based2DoF controlscheme ,and the new controller can deal with the first orhigh order integrating systems with step or ramp loaddisturbance[5]. And then, Zhong analyzed the controlsystemstability with robust theory[6].Without the control input saturation, the theoreticaland si mulation resul…     

一种采用AW补偿器的非线性PID控制器及其在飞航导弹控制中的应用

韩京清等曾利用非线性跟踪-微分器和非线性组合方式改进经典PID调节器,以提高其适应性和鲁棒性.然而,在飞航导弹的控制系统中,舵系统存在硬饱和(舵偏角限制)和软饱和(舵转动速率限制)效应,控制受限问题十分突出.降低了非线性PID控制器(NLPID)的性能.本文采用Anti-Windup补偿器改进非线性PID控制器,并将这种改进的NLPID控制器应用于飞航导弹的控制系统中,取得了良好的控制效果.对特征点的仿真,以及全弹道仿真都验证了其控制性能,结果显示该控制器可以广泛应用于各类飞行控制系统.     

抗饱和性能评价标准的研究

围绕饱和现象发生的本质,以条件作用技术抗饱和方法为例得出抗饱和性能优劣的最终标准应该是控制器的输出与被控对象的输入是否重归连续．     

基于切换器的航空动力装置加减速控制方法

加减速控制是航空动力装置控制器设计的重点和难点。针对该问题,设计了一种基于切换器的航空动力装置加减速控制方法。在稳态控制器的基础上,分别设计了基于转速加速度和基于油气比的闭环加减速燃油控制算法。在设计中考虑作动器的影响,通过切换器将组合加减速控制规律作为稳态控制规律的限制条件,实现控制规律间的平滑过渡。此外,在控制器中添加了限制保护,防止动力装置在过渡过程中出现超温、超转等异常现象,并使用了抗积分饱和算法。该方法在电子控制器上实现。试验结果表明,该方法能够有效地实现单轴涡轮喷气发动机的加减速控制,控制过程平顺,满足发动机性能要求,具有较强的工程实用性。     

柑橘果园机器人仿生眼的目标跟踪与定位系统

针对传统柑橘园林机器人云台视野范围小、定位精度低等问题,在仿生眼平台上,提出一种基于连续自适应均值偏移(CAM shift)算法和变结构PID控制器相结合的目标跟踪方法。具体包括效仿人类眼颈的结构特点,设计一个4自由度的仿生眼视觉平台;建立仿生眼的成像模型,提出一种相机外参数自适应标定方法,以解决仿生眼平台外参数会随着相机位姿改变而不断变化的问题;提出基于CAM shift的仿生眼目标跟踪算法,成功实现了对于目标的持续跟踪;为提高仿生眼系统在饱和非线性特性下的动态响应性能,提出采用基于抗饱和(Anti-windup)的变结构自适应PID控制器来设计仿生眼控制系统。以柑橘为研究对象,在设计的仿生眼平台上开展试验。结果表明,本文方法左眼平均中心位置像素误差(CPE)为7.2,右眼CPE6.1,均小于设计所要求的CPE10,且每帧图像处理过程小于0.1s。系统能满足实际应用,具有较高的鲁棒性和准确性。     

基于SSC和AW控制的高频双Boost数字PFC电源

为了实现高频开关电源的数字化和产品化,对数字信号处理器(DSP)控制的功率因数校正器(PFC)模块进行了研究。提出了一种稳态二次谐波补偿(SSC)算法,解决了PFC控制中存在稳态性能与动态性能之间的矛盾,可以在很大程度上增加单相PFC电压环的带宽,提高输出电压的稳定度和输入功率因数;同时,采用anti-windupPI(AW-PI)调节器较容易地实现了高频控制和输入电流的波形控制,提高了输出电压的动态性能,开关频率可达200kHz;另外,采用双Boost电路拓扑和双模式控制取得了较高的转换效率,而且,在轻载时可以取得稳定的直流输出电压。仿真和实验结果验证了控制器的有效性。     

条件技术在控制模式切换中的应用

工业过程控制中存在着各种控制模式,在各种控制模式之间的切换会使系统产生饱和现象,影响系统的性能。通过在具有控制模式切换的系统中引入条件技术的可行性参考输入的概念,设计抗饱和控制器,减小由于模式切换过程产生的对被控对象产生的阶跃影响。通过仿真证明了所设计的抗饱和控制器缩短了系统输出的调节时间,削弱了由于模式切换对被控对象带来的阶跃影响,使整个控制系统具有明显的抗饱和效果。     

基于条件技术的三自由度内模控制抗饱和设计

在研究二自由度内模控制具有抗饱和功能的基础上,提出了三自由度内模控制抗饱和框架.详细阐述了3个控制器的设计步骤,并分析了系统的渐近稳定性.Q1(s)和Q2(s)采用传统的内模控制原理设计,Q3(s)采用条件作用技术设计.通过Popov稳定性判据证明了系统的渐近稳定性.经仿真表明,三自由度内模控制抗饱和结构具有抗饱和、参考跟踪和抗干扰的功能.     

非线性无穷分布时滞系统的非脆弱控制

针对一类带有非线性无穷分布时滞的系统,提出了一种非脆弱H∞控制器的设计方法.考虑了两种类型的控制器增益扰动:独立于控制器增益K和依赖于控制器增益K,并分别设计了非脆弱H∞控制器.设计的非脆弱H∞控制器不仅可以保证时滞系统是渐近稳定的,同时可以满足所给定的性能指标.建立的非脆弱H∞控制器的存在条件是时滞依赖的并且可以通过线性矩阵不等式方法获得.最后通过一个实例验证了该方法的有效性