一种基于遗传算法的多模型预测控制方案

针对时滞系统的特点,提出一种基于遗传算法的多模型预测控制方法.利用多个模型逼近整个被控对象的动态特性,针对每个子模型,设计相应的子控制器,通过加权的方式,将有限个控制量映射成最终的控制量;子控制器采用预测控制算法,利用遗传算法得到权值的全局最优解;比较该控制方案和PID控制在时滞系统中的应用效果.仿真结果表明：该算法不但克服了建模的不精确性和参数的时变性,使系统具有良好的控制性能,而且具有较强的鲁棒性.     

基于改进遗传算法的自抗扰控制器优化设计

针对超空泡航行体受力特征及其航行时具有非线性、时滞与耦合等复杂问题,提出可根据适应度对控制参数进行自适应动态调整的改进遗传算法。通过建立超空泡航行体纵向模型,设计专用自抗扰控制器对其进行控制,并针对控制器参数多、调节困难的问题,改进了自适应遗传算法对其精确优化。最后通过特性仿真,验证了基于改进的自适应算法的自抗扰控制器相比经典自抗扰控制器的优势。仿真结果表明,该自抗扰控制器符合实际需求,具有良好的控制效果。     

基于增广状态空间法的稳定平台离散模型预测控制

针对旋转导向钻井稳定平台存在的摩擦问题,提出了将增广状态空间模型与模型预测控制相结合的稳定平台离散预测控制算法,以提高平台系统的控制精度和稳定性.建立了带摩擦的稳定平台广义被控对象的数学模型,以增广形式的状态空间模型为基础,结合滚动时域控制原则,通过对稳定平台离散模型的状态空间形式进行增广变换,设计了增广状态空间模型下的预测控制器.仿真结果表明,稳定平台预测控制系统保证了钻井工程对控制精度和动态特性的要求,并且对有摩擦干扰力矩及模型参数摄动具有较强的鲁棒性.     

超空泡航行体LPV鲁棒变增益控制

针对超空泡航行体动力学模型存在强非线性及耦合等特点,提出一种基于松弛变量的线性参数变化(LPV)系统鲁棒变增益控制器设计方法.通过对系统中非线性滑行力进行分析变换,将非线性系统转换为含有变参数的线性参变系统,由调度策略得到其多胞形描述形式.为降低系统保守性,在多胞形各顶点设计控制器时引入松弛变量,实现系统矩阵与李雅普诺夫函数解耦,将各顶点控制器进行插值综合后得到依赖参数调节的系统全局控制器.仿真结果表明:所设计的控制器能够使系统快速准确地跟踪给定指令,同时对外界干扰具有一定的鲁棒性.     

预测函数控制在确定性网络控制系统中的应用

针对网络控制系统具有不确定时滞的特性,通过在节点中设置缓冲区的方法将随机时滞转化为确定性时滞,从而将网络控制系统从随机系统转化为确定性时滞系统;针对这类时滞系统利用预测函数控制算法设计了控制器,以实现基于模型匹配和多步预测的思想来改善控制性能。通过仿真和基于DCS的模拟系统实验,结果均表明了该方法的正确性和有效性。     

一类非线性矩阵二阶系统的反馈LPV化控制

针对一类非线性矩阵二阶系统提出了反馈LPV（linear parameter—varying）控制方法．当满足一定条件时,通过引入给定形式的非线性状态反馈将该类非线性系统化为polytopic LPV系统,进而可以采用LPV控制方法进行控制律设计．以hub—beam系统的SFOAC模型为例,通过非线性状态反馈将该模型转化为polytopic LPV系统,然后针对该系统设计线性状态反馈控制律实现区域极点配置,并把该控制律参数的求解转化为LMI约束下的凸优化问题．最后,数值算例验证了该方法的有效性．     

具记忆状态反馈的输入受限时滞系统模型预测控制器

针对一类具有输入约束的离散线性不确定时滞系统,提出了一种具有记忆状态反馈的模型预测控制器.首先,定义时滞系统的鲁棒性能指标,在考虑时滞状态影响的条件下设计了包含时滞状态的记忆状态反馈控制律,在线优化时将当前控制量作为独立优化变量,与其它作为反馈控制的时域控制序列分开处理,以降低算法保守性,提高可行性.然后,给出了基于线性矩阵不等式凸优化的控制策略以及系统稳定的充分条件.最后,通过仿真实验验证了该控制算法的有效性.     

主动式升沉补偿控制系统及运动预报

针对主动式升沉补偿系统的时滞特性会造成控制效果变差甚至使系统失稳问题,考虑采用模型预测控制算法对其进行控制.并从提高系统抗干扰性角度出发,将模糊-比例积分微分(PID)控制与模型预测控制进行结合形成预测模糊PID控制,并将其与动态矩阵PID控制进行了仿真比较.最后为了进行实时的升沉补偿,采用时间序列法自回归预测模型对吊...     

多模型内模PID控制

对于参数时变的时滞过程,较大的模型失配会使系统的动态特性和控制质量变坏甚至造成系统失稳。针对这一问题,本文提出一种新的多个PID控制器协作的内模控制方法,每个模型将来时刻的输出量由以前对应时刻的输入和输出值预测得到,再通过每个预测误差计算出各个控制器输出量的权值,多个控制器输出量的加权和作为现在时刻的控制量。这种方法克服了参数摄动对系统性能的影响。仿真结果说明了这些方法的有效性。     

Buck变换器线性参数变化模型的增益调度控制

针对开关变换器的输出电压极易受到输入电压或者负载波动的影响,提出一种建立在Buck变换器线性参数变化(LPV)模型基础上的增益调度控制策略.首先,将Buck变换器的小信号模型转换成以负载电阻和输入电压作为变参数的LPV模型,基于LPV的凸分解方法,利用线性矩阵不等式(LMI)技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞和闭环极点配置的反馈控制器,再插值各顶点所设计的反馈控制器,综合得到具有多面体结构的LPV控制器.该方法在线计算量小,容易实现.最后,通过仿真验证了设计方法的有效性,与传统的鲁棒控制策略的控制器相比,所设计的LPV控制器受Buck变换器中输入电压和负载电阻波动影响较小,具有更好的控制性能.     

基于LTR观测器的输入时滞系统的滑模控制

针对一类线性时滞系统且存在外部噪声干扰和参数不确定性问题,提出一种基于回路传输恢复(LTR)观测器的滑模变结构控制方法.为了简化时滞变结构控制器的设计,采用非奇异线性变换将输入时滞的线性系统转化为无时滞系统,并进行滑模变结构控制器的设计、理论分析及稳定性证明.仿真结果表明,该方法对时滞系统在噪声干扰和过程参数不确定性时系统状态快速达到稳态,得到的控制效果仍具有较好的稳定性.     

高纯度分馏塔的建模及其非线性控制

以高纯度分馏塔为对象,研究其建模及控制策略.以变参数线性(LPV)动态模型结构为基础,分别对多项式权重和高斯权重进行改进.采用带约束的多项式权重,构造拉格朗日函数进行参数寻优,避免LPV模型增益符号的错误;将高斯函数改进为分段形式,使其能够应用于工作点非均匀分布的系统.分馏塔产品纯度输出拟合和阶跃响应曲线对比结果显示,基于上述2种权重函数的LPV模型均能够较好地拟合系统输出,最优匹配率达到74%以上,并符合实际对象阶跃响应特征.基于所建LPV模型设计非线性内模PID控制器,给出工作点上局部线性模型及控制器参数关系式,采用与辨识LPV模型时相同的方法对局部控制参数进行插值计算.仿真控制结果显示该方法能够有效地将2个输出控制在设定范围内,且具有参数整定简便,抗干扰性强的优点.     

小脑神经网络用于不确定时滞系统的鲁棒非脆弱控制

针对不确定时滞系统的鲁棒跟踪控制问题,设计了一种基于小脑神经网络CMAC的鲁棒非脆弱控制器。首先,给出小脑模型神经网络控制系统的算法。其次针对一类不确定时滞系统,根据李雅普诺夫稳定理论,进行了鲁棒非脆弱控制器的设计。假设反馈控制中即含有状态反馈不确定性,也具有状态时滞的不确定性。证明不确定时滞系统鲁棒非脆弱控制存在的条件。该条件可以利用Matlab的线性矩阵不等式LMI工具箱来求解鲁棒控制器的参数。之后利用CMAC神经网络较强的学习能力和鲁棒非脆弱控制器对参数摄动抑制作用的特点,将鲁棒非脆弱控制器与小脑模型神经网络CMAC相结合,构成小脑模型神经网络与鲁棒非脆弱控制器的复合控制,实现对不确定时滞系统的跟踪控制。仿真结果显示,对于输入端扰动和一定程度的参数摄动,经过复合控制器的作用,被控系统能在短时间的抖动后逐渐趋于稳定,不仅具有较快的响应速度,还具有较短的收敛时间和令人满意的跟踪精度。该种复合控制表现出较强抗干扰能力及鲁棒性。     

基于自校正模型的非线性系统多模型预测控制

针对化工过程某些非线性系统的不对称动态特性,提出了一种基于自校正模型的多模型预测控制算法.在平衡点附近建立线性模型,利用当前工作点,通过二阶泰勒展开校正模型参数,补偿非线性不对称动态特性,形成了非线性系统的自校正多模型描述.以基于模型输出偏差的切换指标函数作为模型切换准则,结合状态反馈预测控制,构成了多模型预测控制器.pH值控制的仿真结果验证了该算法的有效性.     

空调水系统实时在线优化控制预测模型的研究

针对集中空调水系统，将模型层次、模型特性及参数辨识有机结合，建立了系统层次实时在线的优化控制预测模型．该模型基于简单物理特性及自适应控制技术的模型参数在线辨识，能通过自校正式的在线仿真对系统的运行特性和控制特性进行实时预测．     

马尔科夫跳变系统的H∞-自适应变结构控制

研究了一类带有一般不确定转移速率的非线性广义时滞马尔科夫跳变系统的H_∞-自适应变结构控制问题.首先,针对系统中的非线性未知参数设计由线性控制器和自适应控制器组成的混合控制器,构建Lyapunov泛函,使得系统的轨迹趋近于状态空间曲面且闭环系统随机容许,满足H_∞性能γ.进而考虑一般不确定转移速率矩阵的特性,构造严格线性矩阵不等式,使结论更具一般性.最后,通过数值算例及图像仿真验证了这类控制方法的有效性和可行性.     

无线网络流体流模型的Hopf分岔的控制

针对无线网络拥塞控制系统中流体流模型的Hopf分岔的问题,进行了3种控制方法的对比实验.通过选择通信时滞作为分岔参数,验证了此模型分别在加入3种控制器(时延反馈控制器DFC、混合控制器HBC和状态反馈控制器SFC)后,均增加了分岔参数的临界值,扩大了稳定性区域,使系统的Hopf分岔延迟.数值仿真结果表明上述3种控制器在延迟无线网络Hopf分岔的性能上有所差异,状态反馈控制器控制效果最好,混合控制器其次.     

不确定时滞系统ADRC控制

针对不确定时滞系统,将输入时滞系统等价于高阶输入无时滞系统,利用自抗扰控制技术(ADRC),并在控制回路中串联一滤波器得到易于执行的控制量.自抗扰控制技术是由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)、非线性PID(即NPID)等组成,根据对象的输入输出信息来估计扰动并补偿,从而自动实现抑制扰动,并将被控对象化成积分器串联型以便构造理想的控制器.仿真结果表明:自抗扰控制技术以一套不变的参数,当存在外干扰、模型不确定、状态时滞、输入时滞、甚至输入时滞增加几倍时,系统仍然能够保持理想的跟踪效果.     

水泥磨机负荷的LPV预测控制

针对水泥磨机系统中很多变量无法直接测量的问题,提出一种基于离散状态观测器的水泥磨机负荷LPV预测控制方法。观测器的增益由水泥磨机线性矩阵不等式(LMI)求出;同时,根据水泥磨机状态观测器的反馈值及LMI求解出预测控制器的输入;采用Lyapunov函数证明水泥磨机负荷LPV预测控制的渐近稳定性。仿真结果表明,磨机负荷的误差值最终收敛到0,从而验证了该方法的可行性。     

一类不确定性切换LPV系统的输出反馈H∞控制

针对一类含不确定性的切换线性变参数(LPV)系统研究其输出反馈H_∞控制问题.首先设计含驻留时间约束的参数与状态依赖的切换律，基于多参数依赖Lyapunov方法，给出闭环系统渐近稳定且满足H_∞性能指标的充分条件.然后解决控制器的可解问题，借助线性矩阵不等式给出控制器中未知参数的设计方法.最后通过数值算例验证方法的可行性.