引入反演稳态误差补偿的机器人姿态稳定性控制律

机器人在抓取作业中,容易受到活动部件的小扰动影响,导致姿态失稳.为了提高机器人抓取物体姿态的稳定性,提出了一种基于反演稳态误差补偿的机器人抓取姿态稳定性控制律,分析机器人姿态控制的被控对象模型和控制约束参量,构造机器人的纵向运动动力学模型,采用扩展Kalman滤波方法进行机器人运动的姿态角校正和参量融合处理,引入反演积分项进行机器人运动姿态参量的稳态误差补偿和自适应调节,实现了运动姿态参量的无误差跟踪控制.仿真结果表明,采用该方法进行机器人的姿态控制稳定性较好,对机器人运动参量的拟合跟踪能力较强,机器人姿态角输出的误差能快速收敛为0,整个控制律是稳态渐近收敛的.     

加热炉微机控制最优炉温设定——步进式连续加热炉计算机控制模型研究系列之二

本文对加热炉微机控制最优化炉温设定建立了完整的稳态数学模型,并对其动态炉温给予补偿,采用转轴直接搜索可行方向法(简称为DSFD)算法进行求解,该模型在工业试验中得到较好的验证。     

基于改进Smith预估控制器的温控系统

为了提高生化分析仪温度控制的效果,使用改进的Smith预估控制方法对设备进行控制,该控制方法兼具了Smith预估控制稳定性和动态性能的优点,并在鲁棒性上更优于传统的Smith预估控制器。通过分段预测方法来保持时变系统的稳定性。仿真和实验结果表明:该控制方法有更好的控制效果;实验结果在37℃的设定温度下,系统超调量为0.95%,稳态精度为0.5%,调节时间为230 s,满足仪器的温度控制的超调量、控制精度、调节时间的要求。     

基于抽象时间空间模型的混杂系统综述

介绍了混杂系统的概念,分类比较了混杂系统的层次结构模型、混杂Petri网模型、切换系统模型、自动机模型和混合逻辑动态系统模型.重点讨论了抽象时间空间模型,并且通过引入一个不改变系统稳定性的映射分析了它的稳定性.然后对鲁棒控制和优化控制两种混杂系统控制方法进行了总结.最后提出了推广抽象时间空间模型做进一步分析的混杂系统研究方向.     

基于模糊评判与状态预测的精密空调控制软件开发

在精密空调控制中,由于环境温度、相对湿度等因素的相关影响,基于模糊控制PID、神经网络PID算法实现的控制系统在环境调节过程中,可能使执行机构陷入往复操作的震荡局面,从而浪费能源;另一方面,上述算法存在实现复杂、系统资源需求大、控制系统成本高的缺点.结合精密空调控制系统的特点,提出了基于模糊评判与状态预测的控制模型,该模型基于模糊控制的基本原理和控制要求设计一模糊控制规则表,将精密空调对环境的调节看成执行机构从初态到终态一系列的状态变化过程,根据检测机制当前检测到的温湿度,利用规则表和模糊评判函数决定对执行机构的控制操作.该模型在单片机上得到了实现.实验表明:基于模糊评判与状态预测的控制模型有效克服了模糊控制PID、神经网络PID模型的不足,开发的控制系统成本低,节能效果良好.     

工业锅炉水位三冲量控制系统的改进

对经典的大型工业锅炉汽包水位三冲量自动控制方案进行了改进,仅用一台调节器便实现了带有前馈调节的双闭环反馈串级控制。改进方案是以一台伺服放大器作为副调节器使用,由差压变送器（在给水母管上取流量信号）、开方器、分流器、伺服放大器,及经过电动执行机构和阀体回到给水母管的小闭环系统组成副回路。该回路可实现对被控系统的失调、快调和粗调,缩短了调节通道,加速了调节过程,大大提高了整个系统的抗干扰能力,使被控对象（锅炉汽包水位）的动态和静态品质得以提高,锅炉虚假水位现象得以控制.还根据改进方案的控制理论设计了计算机控制系统,并利用软件编程方便的特点,实现了系统控制的超驰控制。     

具有积分环节多变量系统的双层结构预测控制

针对双层结构预测控制面对一阶积分过程时无法形成稳态优化模型的问题,基于一阶积分过程的稳态特性,提出“临界稳态”的概念,给出了“临界稳态”状况下的“点”模型,以及“临界稳态”的成立条件(稳定性条件),由此建立积分过程的稳态优化数学模型.双层结构预测控制分为上层稳态优化和下层动态控制.上层稳态优化通过求解稳态优化数学模型得到最优稳态输出目标,下层动态控制使用基于模型的控制方法实现最优稳态目标的跟踪控制.将稳态优化问题求解过程中划分为两个阶段:可行性阶段与最优化阶段.在可行性阶段针对积分过程稳态优化模型中的稳定性条件给出相应的可行性判定与软约束调整算法,从而确保了最优化阶段解的存在性.仿真中,将所提出的积分型双层结构预测控制算法应用在一个多变量积分过程上.该优化控制系统一方面可以计算出系统的最优稳态输出目标,另一方面实现了对该目标的快速跟踪控制.     

基于预测稳态差的神经网络预测控制

提出了一种基于预测稳态差的神经网络预测控制 ,稳态预测模型采用径向基函数网 ( RBF网 ) ,优化采用一维直接方法——黄金分割法 .为了改善其动态响应性能 ,又加入一个 RBF网作为动态预测模型 .通过对一个控制 p H值的非线性过程的仿真研究 ,表明该算法具有良好的稳定性和动态响应特性 .     

输入受限的航天器姿态调节小波滑模反步控制

对刚体卫星在轨机动时存在未知惯量特性、外部干扰及控制输入受限的控制问题,提出了一种将滑模反步姿态控制与小波相结合的鲁棒控制方法,这种方法在继承传统滑模反步控制的优点的同时,利用小波函数的逼近能力来补偿执行机构饱和非线性;对设计者而言,饱和非线性的结构特性无需了解,并基于Lya-punov方法从理论上证明了滑动模态的存在性及系统的全局稳定性.最后,将该方法应用于航天器的姿态调节控制,仿真结果表明此控制器能有效地处理航天器姿态调节过程中控制输入饱和受限的约束,在完成姿态调节控制的同时,具有良好的过渡过程品质.     

台车式加热炉Fuzzy-PID复合控制系统

为了解决台车式加热炉运行过程中使用传统方式进行温度、压力及流量控制表现出的低效率、误差大、能耗高等问题,提出设计与开发台车式加热炉Fuzzy-PID复合控制系统.文中首先介绍了台车式加热炉控制工艺模型,它由多个空燃气支管混合燃烧的温区组成;进而叙述了传统PID控制算法与单一Fuzzy控制算法的内容与原理;最后对Fuzzy-PID复合控制器的理论结构与硬件模块结构进行了详细地论述.通过实验表明,台车式加热炉中使用Fuzzy-PID复合控制方式可以扬长避短,具有调节精度高、鲁棒性强,控制稳定性好等优点.     

基于平衡点计算的感应电机端口受控哈密顿控制策略

针对感应电机高阶非线性、强耦合等特点,提出了一种基于平衡点计算的感应电机哈密顿控制策略。基于端口受控耗散哈密顿理论,通过重新选择状态变量,构造了感应电机哈密顿结构的数学模型;采用平衡点计算的方法设计了感应电机哈密顿控制器。通过理论分析,探讨了阻尼参数对哈密顿控制性能的影响,并综合考虑系统性能确定了哈密顿控制器的阻尼参数;针对负载扰动控制问题,设计了负载转矩观测器,提高了哈密顿控制的鲁棒性。实验结果表明,提出的感应电机哈密顿控制器具有良好的转速响应速度、稳态精度和鲁棒性,为感应电机的高性能控制提供了一条新途径。     

超级电容器恒压充电的控制策略研究

采用超级电容器电压外环、电感电流内环的双闭环控制策略,以提高超级电容器充电控制系统的可靠性,首先利用状态空间平均法建立以BUCK变换器为主电路的超级电容器储能系统的小信号线性模型;然后,基于MATLAB/SIMULINK仿真工具箱构建了完整的超级电容器储能系统仿真模型,并对单闭环充电控制方式和双闭环充电控制方式下的超级电容器电流和电压波形进行了仿真分析. 结果表明两种充电控制方式下,超级电容器的端电压都能达到预期的稳定电压12 V,但单闭环控制方式下的充电电流高达120 A,远远超过预期的稳态电流12 A,而双闭环控制方式下的最大充电电流可控制在18 A以内,稳态电流为预期的12 A,为超级电容器充电控制提供了新的思路.     

基于SVPWM的永磁同步电机交流调速系统的实验研究

依据矢量控制理论,研究了PMSM的控制策略,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,构建了PMSM的交流调速系统,并利用DSP和ASIPM器件对调速系统的控制性能进行了实验研究。实验结果表明系统的稳态和动态性能良好。     

改善转台速率平稳性的混合鲁棒重复控制方法

提出了一种混合形式的鲁棒重复控制方法,来抑制转台速率系统中存在的位置相关周期性扰动.该方法综合了变结构控制和重复控制,重复控制在未知对象模型的情况下抑制周期性扰动,而变结构控制用于镇定不确定性系统和保证重复学习过程收敛.应用李亚普诺夫直接法证明了误差的渐近收敛性.计算机仿真结果表明该方法有效地改善了转台速率系统的平稳性.     

Robust State Feedback H∞Control for Dynamic Biped Robot Based on T-S Fuzzy Model

T-S fuzzy model was applied to describe nonlinear system and global fuzzy model was expressed by the form of uncertain system. Based on robust state feedback H∞control strategy, designed a global asymptotic steady fuzzy model. This control system can use the experimental input-output data pairs for the biped robot learning and walking with dynamic balance. It is proved by simulation result that robust state feedback H∞ control method based on T-S fuzzy model can effectively restrain the effect of model uncertainties and external disturbance acting on biped robot. From these works, we showed the satisfactory performance of joint tracking without any chattering.     

n相逆变器-永磁同步电动机系统的通用仿真模型

建立了逆变器驱动的n相大功率永磁同步电动机（PMSM）通用数学模型。该模型根据逆变器的工作特性采用阶段性分析的方法,特别适用于仿真计算,可以对系统进行稳态及暂态分析,为大功率PMSM控制系统的研究设计提供了理论分析方法。     

基于变尺度混沌蚁群算法的飞灰中的碳质量分数优化

为了降低燃煤锅炉飞灰中的碳质量分数,利用支持向回归(SVR)建立了大型四角切圆燃烧锅炉的碳质量分数模型.利用大样本量的热态实炉碳质量分数实验数据对模型进行了训练和验证,利用变尺度混沌蚁群算法结合该模型对锅炉的运行参数进行优化.计算结果表明:SVR模型具有很好的泛化性和预测精度;变尺度蚁群算法能实现全局寻优,降低飞灰中的碳质量分数,而且具有很高的稳定性和鲁棒性,其快速的收敛寻优能力也非常适于在线应用;支持向量机与变尺度蚁群算法的结合使用可以有效地实现燃烧优化,降低飞灰中的碳质量分数是控制锅炉飞灰中碳质量分数的有效工具.     

双级空气源热泵热水器系统性能分析

为研究双级空气源热泵热水器运行参数对其性能的影响,采用稳态仿真的方法对双级压缩热泵系统进行仿真模拟,建立了各部件模型,并对中间冷却器建立模型,采用R134a作为制冷剂。结果表明:系统性能系数(COP)和制热量随环境温度的降低而减小,在同一蒸发温度下随冷凝温度增高而减小;单、双级系统在环境温度5℃以上时应进行切换,低于-20℃时不宜于运行。     

可修部件预防性维护控制策略

摘要: 针对在传统可修部件检查周期确定的优化模型中最优检测项一经确定就不再改变的局限性,根据可靠性理论和线性控制理论,提出一种依据设备状态对检查率进行动态实时控制的策略.建立可修部件的生命周期模型,给出系统的稳态可靠度和平均失效时间(MTTF).提出检查率的动态控制策略,并分析其适应性.该方法的实质是调整部件的期望失效时间以减少校正性维护的可能性,从而最大限度地降低部件的维护检查费用.估计设备的状态,给出动态控制时间间隔、控制措施以及检查率的概率分布.研究表明,该方法对提高维修决策质量、保证产品在最合适的状态下工作是非常有效的. 关键词：