基于敏感传递函数的分数阶PI~λ控制器的参数整定

讨论一种基于敏感传递函数的分数阶PIλ控制器的参数整定方法.根据敏感传递函数的定义,采用代数方法,对固定的PIλ控制器的积分阶次,在比例增益和积分增益参数平面上,按敏感传递函数的界进行PIλ控制器的参数整定.该敏感传递函数的界与系统的幅值裕度和相角裕度直接相关,给出了系统相对稳定性的信息.仿真实例表明,利用该方法设计的PIλ控制器具有良好的动态性能和鲁棒性.     

基于伯德理想传递函数的分数阶PID控制器

针对分数阶系统,提出了一种基于伯德理想传递函数的分数阶比例-积分-微分(PID)控制器设计方法.首先分析了伯德理想传递函数的增益和分数阶微积分阶次分别与系统动态性能和鲁棒性之间的关系,然后将伯德理想传递函数作为参考系统,选择分数阶被控对象的阶次作为控制器中微积分阶次,并根据系统动态响应性能和鲁棒性调节增益K,简化了控制器参数的整定.仿真结果表明:所提方法不但设计简单,整定方便,而且具有较好的动态性能、干扰抑制特性,以及克服系统参数变化的鲁棒性.     

基于差分进化算法的旋转倒立摆线性自抗扰控制

为了提高旋转倒立摆系统的稳定控制性能,结合自抗扰控制器(ADRC)估计扰动并进行补偿的特点,提出一种带宽参数化的线性自抗扰控制方法(LADRC)。在倒立摆数学模型的基础上,采用线性扩张状态观测器(LESO)估计垂直摆杆角度,并以两个比例-微分控制器(PD)分别设计水平连杆和垂直摆杆的控制率。为了克服自抗扰控制器参数难以整定的问题,结合参数自适应差分进化算法和带宽概念进行控制器参数的寻优。硬件在环仿真结果表明,相比于PD控制器和线性二次型最优控制器(LQR),所整定的线性自抗扰控制器作用的倒立摆系统具有更好的响应和抗扰动能力。     

带有多重输出误差反馈的改进型内模控制器

本文通过对被控对象模型的传递函数并行结构分解,引入多重输出误差反馈,并根据内模结构来设计系统控制器。理论分析表明,依照上面方式设计的内模控制器,只要适当选择输出误差反馈增益,在被控对象模型与内模相同时,可实现极点配置,从而使内模控制器可适用于不稳定对象。文中还给出了设计实例。     

基于电容式微机械声学传感的纳米梁非线性振动控制

电容式微机械声学传感器(CMUT)具有高带宽、易集成阵列化、无需匹配层、灵敏度高等优点,利用CMUT器件检测纳米梁产生的声波信号,得到纳米梁的振动信息,将CMUT器件置于纳米梁下方作为振动信号检测传感器。应用静电反馈控制器,以Euler-Bornoulli梁为振动模型,提出基于CMUT传感的纳米梁非线性振动控制方法,建立纳米梁非线性振动微分方程,应用多尺度方法研究纳米梁的非线性振动控制。分析了控制增益等系统参数与纳米梁非线性振动之间的关系,研究了改变系统参数来增强系统振动稳定性的方法。研究结果表明,选择合适的系统参数可以减弱甚至消除系统振动的非线性并增强系统的稳定性。     

非方阵被控对象闭环增益成形算法及其应用

在被控对象为非方阵的系统中,由于求解控制器时涉及到矩阵求伪逆问题,很大程度上增加了闭环增益成形算法的难度。考虑到此系统的闭环传递函数阵一定是奇异的,将闭环传递函数阵即补灵敏度函数设为奇异阵,设计出鲁棒控制器。将闭环增益成形算法应用于舵阻摇系统。通过观察、分析并比较各仿真曲线,可以看到,航向跟踪效果和减摇效果均较理想。说明设计的控制器具有良好的鲁棒性能和鲁棒稳定性。     

工业机器人的自适应控制

提出了一种自校正型自适应控制法进行机器人机械手的位置和速度控制。复杂的机械手系统由一组离散时间的差分方程离散化,模型的参数由回归模型算法确定,而这种算法使模型误差的二次方的总和为最小。自适应控制器基于差分方程模型和选定的性能指标进行设计,控制器的增益使用系统参数的估计值在线计算。给出了PUMA560 机器人的计算机仿真结果,验证了此控制法的有效性。     

带Smith预估器的模糊PID组织温度控制系统

针对激光热疗法中组织温度模型的纯滞后和大惯性,提出一种新颖的带Smith预估器的模糊PID控制系统.模糊PID控制器是由一个简单的模糊PI控制器和一个简单的模糊PD控制器并行结合而成.模糊PID控制器的增益通过解析推导与线性PID控制器的增益相联系.设计好的线性PID控制器的增益可用于在线设计模糊PID控制器.计算机仿真结果表明模糊控制系统在组织温度控制中比对应的线性PID控制系统鲁棒.     

基于线性自抗扰控制的磁悬浮轴承控制策略

针对五自由度磁悬浮轴承控制系统,设计了一种线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)策略.利用扩张状态观测器实时估计由系统内部参数不确定性和外部扰动构成的总扰动量,并通过设计的PD控制律补偿扰动对被控对象输出的影响,提出整定控制器带宽参数和观测器带宽参数的方法.通过仿真曲线和控制系统性能指标计算,对比线性自抗扰控制策略与传统PD和PID控制策略.结果表明:本文提出的线性自抗扰控制策略可有效改善系统的动静态性能,控制精度有一定提高,满足了系统快速响应的要求.     

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.     

四旋翼无人机悬停飞行自适应PD控制器设计

提出一种基于模型参考的自适应PD控制器设计方法,用于质量可变的四旋翼无人机的悬停飞行控制。由无人机的动力学方程对悬停飞行时姿态角近似处理得出参考模型,根据参考模型选取一个与实际系统相似并且有期望动态特性的二阶系统。基于Lyapunov稳定性理论的方法,通过被控对象的输出与参考模型输出之间的误差确定控制器的参数,当被控对象参数发生变化时,自适应机构通过参数估计调整PD控制器的输出,使被控对象参数的估计值总能跟踪其实际值,并分别与常规的PD控制器和加入了限速补偿环节的PD控制器进行仿真实验对比。结果表明,该控制器的控制信号比常规的PD控制器超调量小;比加入了限速补偿环节的PD控制器调节速度快,稳定性更好。对于四旋翼无人机的悬停有更好的控制效果。     

线性系统的鲁棒H∞柔性状态反馈控制器设计

考虑控制器实现中的不确定性,基于LMI方法,给出了系统的鲁棒H∞柔性反馈控制器存在的充分条件,和柔性控制器增益的设计方法。所设计的控制器增益是一范围,从而当控制器增益在容许范围内波动时,均可保证闭环系统的稳定性和性能要求。具有更高的可靠性。算例分析表明文中方法设计的柔性控制器有良好的抗控制器参数偏移和干扰抑制性能,是有效和可行的。     

线性时滞系统的PID控制器稳定参数集算法

针对线性时滞系统提出了一种确定PID控制器稳定参数集算法.通过计算比例增益kp的稳定范围,遍历该范围内的每个kp值,确定微分增益kd和积分增益ki在二维平面内的稳定域,得到了完整的PID控制器稳定参数集.该方法为时滞系统的PID控制器设计和调节提供了基础.     

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...     

喷涂机器人关节的PID自适应模型

针对喷涂机器人各关节传递函数的时变性,建立了一种比例积分微分(PID)控制器参数自整定模型.首先,对喷涂机器人进行动力学分析,应用数值法简化关节动力学方程,建立各关节的传递函数;在此基础上,通过试验,设计在不同位置的PID控制器,获取相应的PID参数,并应用最小二乘法建立PID参数与关节转角位置的数学模型;最终利用该模型设计了下一时刻关节的PID控制器,并进行了仿真试验.结果表明,基于该模型设计的PID控制器响应速度快,机器人的位置精度小于±0.1mm,基本可满足喷涂作业要求.     

连铸拉速扰动前馈补偿控制传递函数辨识研究

结合连铸传热特点及建立的三维动态凝固传热模型,设计拉速扰动前馈控制器并辨识传递函数,以改善铸坯表面温度的控制质量。在确定控制通道和扰动通道传递函数矩阵结构的基础上,以传热系数和拉速的阶跃变化为输入激励,铸坯表面温度为输出响应,采用阶跃响应曲线和最小二乘法对传递函数辨识。仿真结果表明,传递函数频率响应曲线的增益和铸坯表面温度与目标温度偏差均减小,控制质量得到提高。     

一类非线性参数化系统的鲁棒自适应H_∞控制

针对一类带有未知虚拟控制系数的非线性参数化系统,利用参数分离技术和Backstepp ing设计方法构造自适应H?控制器,使闭环系统的干扰输入在L2增益下对系统输出的影响任意小,且无外扰时,系统内稳.仿真例子验证了主要结论.     

时滞网络预测PI控制算法鲁棒稳定性分析

针对网络中存在的时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Smith预估补偿器与达林算法相结合,提出了一种预测PI控制算法,既利用Smith预估器克服了大时滞给系统性能带来的影响,也减少了控制器参数整定数量.利用控制理论分析了该算法中Smith预估模型与实际对象模型分别存在增益、时间常数和时延失配情况下系统的鲁棒稳定性,并分别给出了保持系统稳定的失配参数条件.理论分析表明,通过适当选择期望闭环传递函数时间常数和预估模型参数,可以使系统获得较强鲁棒性和较快响应速度.仿真试验验证了理论分析的正确性.     

喷涂机器人关节PID控制器自适应模型的建立

针对喷涂机器人各关节传递函数时变的特点,提出一种PID自适应控制的新方法。在对喷涂机器人进行动力学分析的基础上,应用数值法简化关节动力学方程,进而建立各关节的传递函数,并通过试验,设计在不同位置的PID控制器,获取相应的PID参数。应用最小二乘法建立PID参数与关节转角位置的关系模型。为验证模型的准确性,利用该模型指导了下一时刻关节PID控制器的设计,并进行了仿真试验。结果表明,在模型指导下所设计的PID控制器响应速度快,基本可满足喷涂作业的要求。