LQR系统最优控制器设计的MATLAB实现及应用

为了使线性系统更好地适应实际的需要,本文简述了线性二次型最优控制器原理及设计方法,介绍了加权矩阵Q和R的一些选择规则,通过Matlab仿真讨论了参数Q和R变化对最优控制系统的影响,证实了该设计所得到的控制器效果较好,而且便于实现,达到了设计目的.     

负荷频率分散控制的新方法—考虑权矩阵Q的优化

提出了一种新的负荷频率分散控制器(LFDC)的设计方法,因考虑了权矩阵Q及增益矩阵K的优化,设计出的分散控制器具有可与最优控制器相比拟的动态品质;这种方法可适用于具有强或弱耦合的系统,且可根据要求,设计出具有相应结构的分散控制器。通过实例及动态仿真,验证了本文所提方法的正确性和优越性。     

多采样率网络化系统的最优保性能控制

针对一种输入多采样率网络化控制系统,在同时考虑网络诱导时延和被控对象的预测输出的条件下设计了动态输出回馈控制器,以得到系统的最优保性能控制,并利用线性矩阵不等式证明了控制系统的稳定性,数值模拟验证了其有效性.结果表明,所设计的控制器能够保证控制系统稳定性并满足性能控制的要求.     

单元机组准最优控制的数字仿真研究

本文运用现代控制理论分析了２０万千瓦单元发电机组的动态非线性数学模型，并采用微扰线性化数学模型设计了多输入－多输出的准最优控制器。数字仿真结果显示本文设计的最优控制系统改善了单元机组跟踪负荷变化的能力。 本文并简要地论述了一类离散线性输出最优ＰＩ调节器的设计方法。线性最优ＰＩ调节器保留了线性最优调节器的优点，并同时具有经典ＰＩ调节器无调节静差的优点。     

关于“基于单变量系统时域指标的LQSF加权矩阵Q的确定方法”一文的商讨

确定线性二次(LQ)最优控制系统中的加权矩阵Q是LQ最优控制理论中的一个关键问题。这一问题的合理解决是LQ最优控制理论获得工业应用之前题。基于这一目的,文献[1]给出了基于变量系统时域指标的LQSF加权矩阵Q的确定方法。文中并指出,这种方法之特点是能在同时满足系统的时域指标和二次型性能指标的情况下,比较精确地确定系统的     

网络化控制系统连续动态输出反馈控制器设计

研究一类网络化控制系统的连续动态输出反馈控制器的设计问题.假设网络化控制系统的被控对象为一个定常时滞系统,其网络诱导时滞是随机的且小于一个采样周期的情况下,将此类网络化控制系统模型化为一个混合系统.然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该网络化控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,给定一个等式约束,然后通过求解一组线性矩阵不等式,获得了连续动态输出反馈镇定控制器.最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.     

基于Delta算子的网络控制系统故障检测

研究了Delta算子描述的网络控制系统的故障检测问题.在传统的移位算子描述的基于观测器的故障检测滤波器设计的基础上,给出Delta算子网络控制系统的模型.利用线性矩阵不等式方法,给出滤波器的最优解的存在和求解方法.最后通过数值仿真表明本文方法的有效性.     

多工作点飞机的多目标飞行控制器设计

针对具有多工作点的飞机,基于Lyapunov理论提出了一种多目标飞行控制器设计方法.在存在未知系统参数条件下,该方法同时考虑了飞机的操纵品质要求和鲁棒稳定性.利用线性矩阵不等式(LMI)方法推导了多工作点飞行条件下的操纵品质准则.基于参数相关Lyapunov函数和描述系统方法,得到了飞行控制系统鲁棒稳定性条件.飞行控制器设计方法可以归结为求解一组线性矩阵不等式.仿真结果验证了设计方法的有效性.     

网络控制系统的全程最优滑模控制

针对一类具有网络诱导时延的网络控制系统,建立了该系统的连续数学模型.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法设计系统的全程滑模面和最优滑模控制器,使性能指标最小的同时系统状态渐近稳定,所得条件均以线性矩阵不等式形式出现.仿真结果说明了该方法的有效性.     

板球系统的模糊自适应控制方法

针对板球系统模型复杂、控制算法复杂度高的问题,采用理论分析和实验的方法,推导并设计一种基于变论域模糊控制算法来对板球控制系统平台进行控制,实现了球体按照指定信号进行跟踪运动.研究结果表明:所设计的控制策略不仅能够提高控制算法的执行效率和降低功耗,同时也能够改善控制系统各个性能指标的动态品质因素.研究结论初步突破了对传统控制方法设计过程的认识,也有助于寻求最优闭环控制系统品质的有效控制途径.     

用奇异摄动法设计线性二次型准最优直流控制系统

利用线性最优调节器理论可以设计出具有良好性能指标的晶闸管直流电机控制系统。这种设计方法优于传统的“双环系统”设计。然而,求解Riccati方程的计算量相当大。为寻求最佳加权Q阵,可能耗费许多时间。采用奇异摄动法设计准最优线性系统时,可以化高阶为低阶,从而简化计算工作量。本文利用奇异摄动理论设计了一个晶闸管直流电动机系统。已肯定本法适应于此类设计。本文还比较了不同设计方法所达到的动态性能。     

ITAE最优控制的逆问题

用ITAE（时间误差绝对值）最优控制确定状态反馈增益阵K,给出计算加权矩阵Q的参数化公式,并用例子证明这种确定加权矩阵Q方法的有效和简便．研究结果揭开ITAE最优传递函数与加权矩阵Q,R的相互关系,有利于认识ITAE最优控制的本质．     

Parameter Optimization of Linear Quadratic Controller Based on Genetic Algorithm

The selection of weighting matrix in design of the linear quadratic optimal controller is an important topic in the control theory. In this paper, an approach based on genetic algorithm is presented for selecting the weighting matrix for the optimal controller. Genetic algorithm is adaptive heuristic search algorithm premised on the evolutionary ideas of natural selection and genetic. In this algorithm, the fitness function is used to evaluate individuals and reproductive success varies with fitness. In the design of the linear quadratic optimal controller, the fitness function has relation to the anticipated step response of the system. Not only can the controller designed by this approach meet the demand of the performance indexes of linear quadratic controller, but also satisfy the anticipated step response of close-loop system. The method possesses a higher calculating efficiency and provides technical support for the optimal controller in engineering application. The simulation of a three-order single-input single-output (SISO) system has demonstrated the feasibility and validity of the approach.     

基于单变量系统时域指标的LQSF加权矩阵Q的确定方法(Ⅱ)

本文提出了一种新的基于单变量系统时域指标的LQSF加权矩阵Q的确定方法,这种方法的特点是,能在同时满足系统指标和二次型性能指标的情况下,比较精确地确定加权矩阵Q。     

LQR最优控制系统中加权阵的研究

LQR最优控制系统中Q(t)和R(t)的选择是相互制约、相互影响的,如果要求控制状态的误差平方积分减少,必然会导致增大能量的消耗;反之,为了节省控制能量,就不得不牺牲对控制性能的要求 因此,在实际应用中,要根据性能指标的要求来对Q(t)、R(t)中的元素的加权值提出要求,以使系统性能指标最优的同时,而又均衡考虑能量消耗等因素     

确定离散系统线性调节器加权矩阵的参数化方法

本文给出了一种确定离散系统线性调节器加权矩阵的新方法。文中推导了加权矩阵与开环特征多项式系数、最优闭环特征多项式系数之间的直接关系。只要给定一组期望的闭环极点,可以很容易地确定与之对应的加权矩阵,并且不必求解复杂的代数Riccati方程也可得到满足期望极点配置要求的状态反馈增益矩阵。     

各种支撑压电智能板的LQR振动控制

文章基于控制目标函数的LQR法,对各种支撑条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算,利用Matlab系统仿真,演示了四边固支板中点受初始位移激励时,前两阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。结果证明,该方法能有效达到控制结构振动和减小控制能量消耗的目的。     

不同平顺性评价指标对悬架最优阻尼比的影响

为研究不同汽车平顺性评价指标对悬架最优阻尼比的影响,以1/4汽车悬架线性模型为研究对象,采用MATLAB/Simulink软件建立路面不平度时域模型及悬架二自由度模型。首先仿真验证路面不平度时域模型的准确性;接着分别采用加速度均方根值和频率加权加速度均方根值作为平顺性评价指标计算最优阻尼比并进行比较,研究表明考虑加权作为评价指标的最优阻尼比小于未考虑加权作为评价指标的最优阻尼比,且两个评价指标下的最优阻尼比均与路面等级和车速无关;最后提出了同时考虑加权加速度均方根值、动挠度均方根值、车轮动载均方根值的综合平顺性评价指标,研究了基于该指标下不同路面不同车速的最优阻尼比,结果表明,采用综合平顺性评价指标时的最优阻尼比与路面等级和车速相关。研究结论为车辆悬架阻尼优化及控制提供了依据。     

基于电流变减振器的汽车半主动悬架最优控制

设计了一个混合模式电流变减振器，建立了相应的电流变减振器阻尼力数学模型。在l／4车辆动力学模型的基础上，考虑电流变减振器的阻尼特性，对车辆半主动悬架进行了线性二次型最优控制，设计了一个最优输出调节器。确定了最优控制的目标函数和加权矩阵。用龙格—库塔法解出了最优控制的反馈矩阵。仿真结果表明：最优控制能有效的降低车身加速度，提高车辆运行的平顺性和安全性；设计的电流变减振器结构合理，能满足半主动悬架最优控制的需要，电场强度小于3kV／mm；整个控制系统易于实现，能耗低，响应速度快，可用于半主动悬架的实时控制。     

基于单变量系统时域指标的LQSF加权矩阵Q的确定方法

本文提出了一种新的基于单变量系统时域指标的LQSF加数矩阵Q的确定方法,这种方法的特点是,能在同时满足系统时域指标和二次型性能指标的情况下,比较精确地确定加权矩阵Q。