基于倒立摆系统的可拓控制策略研究

在可拓控制器设计方法的基础上,改进了基本可拓控制器的控制算法．将常规的单输入单输出可拓控制推广到单输入多输出系统,并将可拓控制器应用于旋转式倒立摆系统,以验证它的有效性及控制能力．     

一种简单的比例积分可拓控制器

运用比例积分型提出一种简单可拓控制器。以可拓集合为基础,研究了一种确定控制量的新方法。该方法首先在某些区域内对涉及可拓函数的论域进行划分并作标记。所得的控制结果是分级可拓函数及其标数的线性组合。从本质上看,专家知识和熟练技术人员的经验可嵌入可拓控制器设计之中,可以说,可拓控制器的设计比模糊控制器的设计要容易得多。最后,把所提出的可拓控制器用于一个线性过程控制,并验证了控制的效果和性能。     

材料试验机可拓控制的控制算法实现

本文首先简要介绍了可拓学的基本理论和可拓学的一个重要应用领域——一可拓控制,其次阐述了材料试验机控制系统可拓智能控制器的设计,在实践中发展和验证了可拓控制理论。     

多变量统一潮流控制器最佳变量配对选择的研究

统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)是一个具有多个控制输入和输出变量的多变量控制器,因此交连与耦合就不可避免地存在于这些输入和输出变量所形成的多个控制通道之间.由控制理论可知,变量配对选择与多变量统一潮流控制系统的耦合程度密切有关.利用控制理论中的相对增益分析方法为UPFC确定了最佳变量配对关系,在此变量配对控制方案下UPFC各控制通道之间的耦合非常薄弱,从而不需要采取解耦措施,使得控制器设计简化.在新英格兰系统上的仿真结果表明:在最佳变量配对控制方案下,UPFC具有良好的稳态控制性能.     

多变量系统控制输入受限的约束预测控制

针对多变量系统控制输入变量受约束的情况,利用预测控制器在设计过程中能显式地处理约束问题的特点和变量间的相互耦合关联作用,在计算控制律时,首先假设控制输入变量不受约束,计算出控制量,然后把不满足约束条件的控制量设定为边界值,并重新计算那些在约束范围内的控制量,使得原不满足约束条件的控制输入变量的作用得到补偿,该过程可反复进行,直到使得所有的控制量都满足约束条件,从而得到了一种新的约束预测控制算法。该算法物理意义明确,计算量小。仿真研究表明其控制效果优于硬约束限幅控制。     

防治空气污染的可拓策略生成系统研究与实现

针对空气污染的严重程度与人们希望降低空气污染程度这一目标之间存在的矛盾,以可拓理论为基础,以解决地区性二氧化硫浓度矛盾为例,根据可拓策略生成系统框架,构建问题的核模型.通过相关网分析影响地区性二氧化硫浓度的众多因素及其交互影响的因果关系,通过可拓推理和可拓变换生成解决该矛盾问题的各种策略,并评选出通过烟气脱硫来控制地区二氧化硫浓度这一较优策略.介绍了在计算机上实现关于地区性二氧化硫浓度矛盾的可拓策略生成系统的过程,并给出运行结果. 更多还原     

改进的加热过程模糊自调整PID算法及仿真分析

为解决工业控制中大惯性、纯滞后、参数时变的非线性受控对象难于控制的问题,提出一种改进的控制算法。该算法采用1个单输入3输出的模糊控制器结构代替3个单输入单输出模糊控制器结构,通过Mam—dani模糊推理运算自调整PID（Proportional Integral Derivative）参数,并结合Smith预估补偿控制作用,优化系统动态响应指标,改善了控制器性能。将其应用于注塑机加热过程的温度控制中,并与常规PID控制器和Smith预估PID控制器比较。仿真结果表明,该控制器各项性能均好于其他两种控制器,调节时间为420s,超调量和稳态误差均为0,具有抗干扰性强和鲁棒性好等优点,为进一步改善注塑机加热过程的实际控制性能提供了理论依据。     

多缸锻造液压机的调平和跟踪控制

针对多缸锻造液压机系统,在考虑不确定大负载和多缸耦合的情况下建立了非线性系统数学模型。采用广义逆的控制分配方法解决液压缸过驱动问题,进而提出一种二级非线性控制器设计方案。该控制器内环级采用李雅普诺夫直接法控制4个单输入单输出的液压缸压力系统,实现对期望压力的精确快速跟踪;外环级则针对带不确定大负载的多输入多输出系统,采用自适应控制策略并结合控制分配理论获得各缸期望压力。仿真和实验结果表明,该控制策略优于采用滑模变结构方法的单控制器策略,实现了低速运行下的高精度调平和跟踪控制。     

时滞系统的T-S模糊PID控制

以输出误差e、误差积累Σe、误差变化率△e为控制器输入,设计了三输入单输出的T-S模糊PID控制器。针对时滞系统,分别采用传统PID控制器、Smith预估补偿器、T-S模糊PID控制器进行控制并仿真比较,结果表明：T-S模糊PID控制器具有控制精度高、响应快速、适应性强的特点;当时滞系统的时滞发生较大变化时,控制器仍具有很好的控制效果,系统稳定。     

基于可拓学的单目标开放性问题求解方法研究

当前，信息和知识的数量都在快速增长，企业、组织和个人所面临的很多问题都呈现出非线性、不确定性强、动态化等特点。将目标和领域相对确定，边界条件不确定或不足导致问题表达不清晰、目标难以实现的问题称为开放性问题。本文以可拓学中矛盾问题的可拓模型构建方法和求解方法为基础，提出了开放性问题的初始可拓模型的构建方法和利用拓展分析方法与可拓变换方法对单目标开放性问题进行求解的方法。最后通过一个案例证明该方法的可行性。由于该研究应用了形式化定量化相结合的方法，因此也为单目标开放性问题的智能化求解及多目标开放性问题求解的研究打下了基础。     

液压电梯控制系统的两级控制器设计

以液压电梯为试验系统设计了基于专家控制器和仿人智能积分控制器的两级控制器,选取运行过程中一个阶段的误差积分作为系统运行性能评价指标,由专家控制器根据上次运行结果修正仿人智能积分控制器的有关参数,增强控制系统的自适应性和鲁棒性,通过试验验证了两级控制器的优越性和选取的系统运行性能评价指标的合理性.     

多输入多输出系统的神经网络PID解耦控制器

基于神经网络的ＰＩＤ控制,提出了一种可用于有耦合的多输入多输出系统的比例、积分和微分参数在线自整定的神经网络ＰＩＤ解耦控制器,可以实现对多变量系统的角耦控制,仿真结果表明系统具有很好的动态及稳态性能。     

Stewart液压平台轨迹跟踪自适应滑模控制

Stewart液压平台是一个多输入多输出（MIMO）非线性系统,其耦合运动过程中存在参数不确定性与干扰影响其轨迹跟踪精度,针对此问题,考虑了系统参数的不确定性,利用Backstepping方法结合滑模控制与自适应控制的优点,推导得到系统的多级自适应滑模控制器,以增强系统运行过程中对运动与力的跟踪性能.利用AMESim与MATLAB的联合仿真方法进行验证,与传统基于各缸位置偏差的比例 积分 微分（PID）控制器相比,结果表明,该方法在系统参数不确定所引起的干扰下,能更有效地降低各缸的位置和力的跟踪误差,从而提高了运动平台末端的动态跟踪精度.     

基于时滞神经网络的铝带冷轧板形板厚解耦控制

在铝带冷轧过程中,板形和板厚两个指标之间存在复杂的耦合关系,对于板形通道单独进行单独控制的方法会对厚度通道造成影响,反之亦然.在某些工况下,甚至会造成整个系统的不稳定.本文在建立单机架冷轧板形板厚耦合机理模型的基础上,利用时滞神经网络结合PID控制器建立板形板厚综合解耦控制系统.根据宁夏某铝带生产现场数据进行仿真研究,仿真结果验证了本文方法的有效性和鲁棒性.     

电弧炉电极系统双模控制策略研究及应用

针对交流电弧炉电极控制系统具有非线性时变、多变量、强耦合及存在随机干扰的特点,采用基于最近邻聚类方法的径向基函数(RBF)神经网络快速学习算法,通过实时在线辨识,建立电弧炉电极系统的精确逆模型并用于控制,实现了将具有强耦合特性的多变量输入/输出(MIMO)系统解耦成单个独立的伪线性对象,并提出一种基于RBF神经网络逆控制与比例微分(P/D)控制相结合的双模控制策略。应用结果证实了该控制策略具有快速适应对象和过程变化的能力及较强的鲁棒性。     

The Design and Its Application of Cross-Coupled Controller in X-Y Table

In conventional cross-coupled controller design,the method usually ignored the inherent characteristic of time-varying parameters and model uncertainties in system.In this paper,a cross-coupled controller (CCC) using an H∞ control scheme has been proposed to reduce the contouring error for an X-Y table. Furthermore, the proposed CCC design, which is a typical Multi-Input Multi-Output (MIMO) system with linear time varying (LTV) characteristics, has been verified as being internally stable.The simulations are carried on Matlab simulink to verify the proposed method, and the results showed that the proposed method can reduce the contouring error significantly compared with the conventional one.     

QFT在航空发动机MIMO鲁棒控制中的应用

利用QFT理论推导出非对角控制器控制律的求解公式,并提供了一个评价最优非对角控制律的工程指标,给出MIMO航空发动机控制系统设计方法和步骤,保证所设计的控制系统具有所要求的鲁棒稳定性和跟踪性能要求。将该方法应用于某型涡扇发动机控制系统设计,仿真验证表明,控制效果良好满足设计要求。     

一类柔性悬索结构的自适应滑模控制

针对悬索结构强非线性和大滞后的特点,提出了一种自适应滑模控制方法.从线性化模型出发建立多输入-多输出滑模控制器,并将模型偏差、风载荷视为系统的外部扰动,通过引入参数自适应律在线估计总的外部扰动,并加以补偿.在此基础上,针对大射电望远镜5 m模型,采用离散悬索模型和自适应滑模控制方法对舱索控制系统进行了仿真,并与传统的PID控制方法进行了对比.结果表明,采用自适应滑模控制后,不但位置误差减小到PID控制时的40%,而且提高了鲁棒性.     

六自由度并联机器人输出解耦控制

六自由度并联机器人是一个非线性多输入多输出系统,各自由度运动输出之间存在耦合.利用反馈线性化和PD控制,仅实现了平移运动间的解耦,而旋转运动之间仍然存在耦合作用.为实现并联机器人运动输出间的完全解耦,在反馈线性化控制的基础上,设计了一种新的解耦控制器,利用该控制器可以进一步实现并联机器人的旋转输出解耦,同时,给出了控制器解耦性能的仿真验证.