闭环系统的虚拟参考反馈校正控制及迭代最小辨识

在线性框架下研究基于输入输出观测数据对未知系统模型中两反馈控制器的设计问题. 采用虚拟参考反馈校正控制直接设计控制器,无需系统建模过程. 在构造代价函数时,同时考虑闭环传函和灵敏度的模型-匹配问题. 针对模型匹配过程,分别设计虚拟输入和扰动;推导用于观测数据预处理的滤波器. 在设计控制器前,利用概率统计法对控制器进行检验以保证闭环系统的稳定性. 针对控制设计中的参数优化,利用数值优化理论分析迭代最小二乘辨识算法所生成的迭代序列与全局最优值间的逼近式,以此式作为评价收敛性和收敛速度的依据. 最后用仿真算例验证方法的有效性.     

基于T-S模糊模型的模型参考自适应逆控制

针对非线性系统,提出一种基于T-S模糊模型的模型参考自适应逆扰动消除控制方法。所提方法根据模糊辨识理论与模型参考自适应逆控制各自的特点,将两者相结合。首先,根据模糊系统理论,分别采用模糊对角线划分和递推最小二乘算法进行前提和结论参数辨识,离线辨识得到对象模糊模型和逆对象模糊模型。将辨识出的对象逆设为原始控制器,与被控对象串联;为了分离出系统扰动信号,将辨识出的对象模型与被控对象并联,通过被控系统与对象模型输出做比较,再通过逆对象模型反馈到系统输入端,组成扰动消除环节。用最小均方差算法在系统运行过程中在线调节逆对象模糊模型参数,使其输出误差最小。最后,使用所提方法对一混合非线性系统及输入/输出非线性系统进行仿真试验,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于二维模型的保性能离散重复控制系统设计

对于线性离散系统,给出了一种基于离散二维模型的保性能重复控制设计方法。首先为了提高系统的稳定性引入了状态反馈;用离散二维系统的状态反馈来描述重复控制律;然后,使用保性能重复控制设计方法来确保控制系统性能指标不超过某个性能上界。和现有方法的区别是,通过调节性能指标值泛函中相关权重,能够方便地对控制和学习行为进行独立调节。最后通过仿真验证了该方法能取得满意的跟踪性能。     

Guaranteed cost control with constructing switching law of uncertain discrete-time switched systems

A guaranteed cost control problem for a class of linear discrete-time switched systems with norm-bounded uncertainties is considered in this article. The purpose is to construct a switching rule and design a state feedback control law, such that, the closed-loop system is asymptotically stable and the closed-loop cost function value is not more than a specified upper bound for all admissible uncertainties under the constructed switching rule. A sufficient condition for the existence of guaranteed cost controllers and switching rules is derived based on the Lyapunov theory together with the linear matrix inequality (LMI) approach. Furthermore, a convex optimization problem with LMI constraints is formulated to select the suboptimal guaranteed cost controller. A numerical example demonstrates the validity of the proposed design approach.     

基于二级密封拍卖招标的工程成本概率判断模型

如何评判一个投标人的报价是否低于其成本是合理低价评标的关键因素之一. 论文首先运用博弈理论思想分析了二级密封拍卖招标模式投标人的最优竞标策略是按其成本报价. 然后针对投标人在二级密封拍卖招标模式下的最优竞标策略是按其真实成本报价这一特点, 利用假设检验理论结合竞标人报价数的样本容量, 建立了基于竞标人报价样本容量的工程成本概率判断模型. 在 α置信水平下, 竞标人报价是落在拒绝域还是接受域以判断投标人的投标报价是否低于其成本. 该模型既解决了如何判断施工企业投标报价是否低于成本的难题, 又丰富和充实了工程评标理论.     

State and Output Feedback Finite-time Guaranteed Cost Control of Linear It Stochastic Systems

The problem of guaranteed cost control based on finite-time stability for stochastic system is first investigated in this paper.The motivation of solving this problem arises from an observation that finite/infinite-horizon guaranteed cost control does not consider the transient performance of the closed-loop system,but guaranteed cost control based on finite-time stability involves this practical requirement.In order to explain this problem explicitly,a concept of the stochastic finite-time guaranteed cost control is introduced,and then some new sufficient conditions for the existence of state and output feedback finite-time guaranteed cost controllers are derived,which guarantee finite-time stochastic stability of closed-loop systems and an upper bound of a quadratic cost function.Furthermore,this problem is reduced to a convex optimization problem with matrix inequality constraints and a new solving algorithm is given.Finally,an example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

变采样周期网络控制系统的非脆弱保性能控制

研究了一类具有随机时延和控制器增益扰动的非线性网络控制系统的非脆弱保性能控制问题。基于变采样周期的方法,将网络控制系统建模为非线性Markov跳变系统。利用Lyapunov稳定性理论,给出了保证整个闭环系统均方随机渐近稳定的充分条件。通过线性矩阵不等式的方法,设计了一种非脆弱状态反馈控制器,在该控制器的作用下,闭环系统的能量函数值不超过一个规定的上界。仿真算例说明了所提方法的有效性。     

基于EKF永磁同步电机FMRAC方法的仿真研究

结合传统模型参考自适应方法控制性能优越的特性和模糊控制不依赖对象精确数学模型的优势,将模糊控制器植入模型参考自适应控制系统构架中。主模糊控制器用于取代传统模型参考自适应控制中的反馈控制器,模糊逆模型结合自适应调整算法取代复杂的常规自适应规则,利用模糊控制良好的非线性学习特性,构建模糊自适应控制机构。以永磁同步电机为例,在MATLAB/Simulink环境下建立双闭环控制系统,基于扩展卡尔曼滤波设计速度观测器,基于模糊模型参考自适应方法设计速度控制器,仿真结果表明:控制系统运行平稳,速度跟踪快速准确,具有良好的动、静态特性。     

Introducing System Identification Strategy into Model Predictive Control

As system identification theory and model predictive control are belonged to two different research fields separately, so one gap exists between these two subjects. To alleviate this gap between them, one new idea proposed in this paper is to introduce system identification theory into model predictive control. As the most important element in model predictive control is the prediction of the output value for a nonlinear system, then the problem of deriving the prediction of the output value can be achieved by system identification theory. More specifically, a Bayesian approach is applied for the nonparametric estimation by modeling the prediction as realizations of zero mean random fields.Through comparing this kind of prediction corresponding to this Bayesian approach and the former direct weight optimization identification for nonlinear system, the authors see that if the unknown weights are chosen appropriately, these two approaches are equivalent to each other. Based on the obtained prediction of the output value, the authors substitute this prediction of the output value into one cost function of model predictive control, and then a quadratic programming problem with inequality constraints is formulated. When to solve this quadratic programming problem, a detailed process about how to derive its dual form is given. As the dual problem has a simple constraint set, it is amenable to the use of the common Gauss-Seidel algorithm, whose convergence can be shown easily.Finally, one simulation example confirms the proposed theoretical results.     

基于CRPF的残差似然比检验故障诊断算法

分析了非线性系统故障诊断领域中常用方法的优缺点,针对外界随机扰动对于滤波精度的不利影响以及故障诊断的连续实现问题,通过代价评估的粒子滤波、交互式多模型和序贯概率比检验三者的有机结合,提出了一种基于代价评估粒子滤波的残差似然比检验故障诊断算法。采用代价评估粒子滤波替代交互式多模型中的次优滤波器,同时简化交互式多模型输入交互和输出交互环节。将滤波过程中得到的残差信息引入序贯概率比检验框架中,构建了一种新的在线残差似然比检验方法。实现了对于非线性系统状态有效估计以及对于系统模式连续、可靠的辨识。计算机仿真实验验证了算法的有效性。     

面向小批量生产过程的贝叶斯控制图经济设计

在已有静态控制图的基础上,通过贝叶斯方法利用样本信息对过程信息进行更新.借助贝叶斯理论和马尔科夫链构造了生产过程的贝叶斯状态转移矩阵及检测概率模型,考虑了扰动发生的时间对成本函数的影响,将过程信息的更新与检测概率模型相结合,构造了抽样间隔、样本量和控制限随过程信息时变的动态控制图.运用直接搜索算法搜索最优解,结果表明过程信息的更新对决策效果有着显著的影响,使用动态控制图的单件产品期望成本要小于静态控制图的单件成本.     

有数据包丢失的网络控制系统H∞状态反馈控制

研究了有数据包丢失的网络控制系统H∞状态反馈控制问题。考虑网络控制系统中存在数据包丢失的情况,丢包过程建模为有限状态的马尔可夫过程。在此模型的基础上,利用马尔可夫跳变线性系统的理论和线性矩阵不等式方法,给出了保持系统均方稳定且满足H∞性能的控制器存在的充分条件,并给出了相应的控制器设计方法。最后数例仿真结果表明了控制器设计方法的有效性。     

Stabilization of Continuous-Time Systems Against Stochastic Network Uncertainties: Fundamental Variance Bounds

This paper studies the stabilizability and stabilization of continuous-time systems in the presence of stochastic multiplicative uncertainties. The authors consider multi-input, multi-output(MIMO) linear time-invariant systems subject to multiple static, structured stochastic uncertainties,and seek to derive fundamental conditions to ensure that a system can be stabilized under a mean-square criterion. In the stochastic control framework, this problem can be considered as one of optimal control under state-or input-dependent random noises, while in the networked control setting, a problem of networked feedback stabilization over lossy communication channels. The authors adopt a mean-square small gain analysis approach, and obtain necessary and sufficient conditions for a system to be meansquare stabilizable via output feedback. For single-input, single-output(SISO) systems, the condition provides an analytical bound, demonstrating explicitly how plant unstable poles, nonminimum phase zeros, and time delay may impose a limit on the uncertainty variance required for mean-square stabilization. For MIMO minimum phase systems with possible delays, the condition amounts to solving a generalized eigenvalue problem, readily solvable using linear matrix inequality optimization techniques.     

动态联盟中多方案伙伴挑选问题的软计算算法

描述了虚拟企业动态联盟中，含有多个子项目的活动网络伙伴问题，以满足伙伴方案满意度下的最小化竞标花费与拖期惩罚之和为目标，并为之建立0－1整数规划模型，同时进行了方案有效性过滤，减小了解空间，量化了模糊决策，设计了嵌入模糊决策规则的遗传算法（软计算方法），使得算法具有比普通遗传算法更好好的寻优能力，在大规模问题求解上，该算法具有比分枝定界法更快的速度，结果表明了模型和算法的有效性和应用潜力。     

基于滑模干扰观测器的反演终端滑模飞行控制

针对某战斗机机动飞行时强耦合、气动参数和力矩干扰不确定非线性模型,提出了一种基于滑模干扰观测器的滑模反演控制方法。将飞机非线性动力学模型分解为角度回路和角速度回路并表示为严格反馈形式,分别采用反演和快速终端滑模方法设计虚拟控制律与实际控制律。结合滑模微分器获取虚拟控制律的导数,避免计算复杂性问题,并基于滑模微分器设计干扰观测器,实现对模型不确定性的有效估计和补偿。仿真结果表明,该控制方法对气动参数摄动和力矩干扰不确定性具有鲁棒性,能够实现对参考轨迹的稳定跟踪。     

基于ExSpect语言的维修过程建模与仿真

研究了单部件可修系统的最优维修更换问题,构建了系统维修更换的Petri网模型,然后利用ExSpect仿真软件进行模拟仿真,从而证明了利用Petri网分析和解决系统维修更换问题的有效性。假定系统每次故障时以概率p进行更换及以概率1-p进行维修,并且每次维修后系统均不能“修复如新”,以系统的故障次数N为策略,利用几何过程建立数学模型,求出最优策略N*,使得系统经长期运行单位时间内期望损失达到最小,并求出系统经长期运行单位时间内期望损失的明显表达式。最后,对所得结果进行了讨论。     

二阶动力学系统模型的跟踪设计

考虑了基于分散状态反馈控制律的二阶动力学系统输出渐近跟踪设计,该控制律包括被控对象状态和参考模型状态两部分。给出了问题解的存在条件:两个矩阵方程,其中一个为二阶Sylvester矩阵方程。给出了所有控制器增益阵的完全参数化表达式。归纳出了二阶动力学系统模型参考输出跟踪控制律的设计算法。该算法直接基于原系统的参数矩阵,无须对系统增广或变换,仅涉及自由参数的选取和一些简单的代数运算,便于工程应用。仿真结果说明所给出的算法是有效的。     

一种有限对象集的输入通道任意增益/相角裕度调节方法

针对一类有限多输入多输出线性时不变对象集,提出了一种调节输入通道增益/相角裕度的方法。首先针对单个对象,采用连续线性二次调节器理论设计状态反馈控制器;进而利用周期控制方法设计一个针对有限对象集的线性周期控制器。该控制器可使有限对象集的所有反馈控制回路在输入通道同时实现任意大的增益裕度和直到90°的相角裕度。仿真结果表明了所设计控制器的有效性。     

供应中断情况下的库存控制模型研究

研究了按单装配系统中一个无时间界限的定期查看库存模型.针对该装配系统中,每个周期的总装配能力有限,产品由不同的组件装配而成,各组件的订货提前期确定,订货提前期的概率分布依赖于外生可观测的马尔可夫链的状态,组件的订货成本是线性的,未能满足的需求全部按照缺货处理,首先提出了一种在给定的状态依赖基础库存策略的情况下,确定长期平均成本的方法,该方法考虑了所有基础库存策略的状态;之后,应用该方法分析了组件中断可能对企业库存状况和长期平均成本带来的影响.研究表明,状态不变的基础库存策略是最优的,并且组件供应中断时间的长短比组件供应中断概率的大小对组件库存策略的影响更大.该研究结果对企业和管理部门中的中断管理以及应急事件计划的制定有一定的参考价值.     

全局稳定广义预测自校正控制算法与模型参考适应控制算法

本文为时滞未知的确定性线性系统建立了全局稳定广义预测自校正控制算法。同时推出一种新型稳定离散模型参考适应控制算法，把广义预测自校正控制和模型参考适应控制融为一体。