状态调节器的最优设计方法

<正> 线性最优控制系统的设计,从理论上说解决的比较彻底,结果也比较理想。但在工程应用上确存在着一些实际困难,其中最主要有两个,第一是被控对象的模型建立比较困难。第二是目标函数中的加权矩阵的选择无规律可循,目前多是根据经验试探性的选择。因此,组成的最优闭环控制系统,虽然能满足使某个目标函数取最小值的要求,但其动态特性往往不易获得满意的结果。主要原因为加权矩阵的选择不合适,求得的反馈矩阵不能使闭环系统具有我们所希望的极点。为克服上述困难,我们综合了极点配置和最优控制两种设计方法的优     

一种输出反馈网络化控制系统及其稳定

为克服网络化控制系统中网络造成的信息反馈不及时问题,提出一种输出反馈网络化控制系统.通过引入被控对象的输入输出模型和缓存器,该系统在网络畅通时刻可利用对象的实际输出计算控制量并刷新模型,而在不能获得反馈信息的情况下,则利用对象模型的输出值近似代替对象的输出值计算控制量.在被控对象为单输入/单输出(SISO)且对象和模型存在误差的情况下,推导出使该输出反馈网络化控制系统闭环稳定的充要条件.仿真结果表明,利用该充要条件,可以很容易得到使系统稳定的模型误差范围.     

一类可解耦MIMO系统的模型跟随变结构控制

结合线性多变量系统解耦理论与变结构控制的优点，采用鲁棒控制系统理论中的二自由度结构法的设计思想，提出了一种对于可解耦多输入多输出线性系统的模型跟随变结构控制方法，对于一类满足解耦条件的多输入输出跟踪系统，分两步进行设计，首先对被控对象标称模型进行解耦和稳定化极点配置，将得到的控制表达式作为最终控制律的第一部分，其次，以前一部分设计构成的闭环系统模型作为参考模型建立模型跟随偏差系统，并求出变结构控制律，作为最终控制的律的第二部分，从而使被控系统在存在内部模型参数摄动和外部干扰的情况下，仍然具有优良的动态性能，利用Lyapunov方法证明了所设计的模型跟随编差系统是稳定的，最后，通过仿真实例，表明了所提出的方法是正确的。     

基于状态反馈的主蒸汽温度控制系统的设计

提出了状态反馈PID主蒸汽温度控制方法.通过状态反馈改善被控对象的动态特性,状态反馈对被控对象极点的位置进行重新配置,使等效对象的极点处于左半平面离虚轴较远的合适位置,再采用PID控制,就能够获得比较满意的控制效果.最后探讨了期望极点位置的规律和相应的确定期望观测器极点位置的规律.     

基于模型预测的网络闭环控制研究

研究了远程传输时延不确定情况下闭环控制系统控制稳定性问题,给出了一种基于神经网络的模型预测控制法,仿真实验表明当控制网络存在时延时,随着控制系统时延值的大小和系统其他参数变化,不断的动态调整系统控制参数PID值可以使对工作环境未知的被控对象的控制变得稳定,改善远程闭环控制系统性能,以达到用户期望结果.     

地形跟随系统中的自校正阵风减缓控制

本文对隐式多维极点配置广义最小方差自校正控制在地形跟随系统中的应用进行了研究。所采用的算法结构，可以满足飞机跟踪精度的要求，克服了选取加权因子的困难。并且，选取独立于加权因子的参数来实现在线调整加权因子，使闭环极点能够迅速地处于期望的位置上。仿真结果表明，系统的动态性能符合要求，跟踪误差也在允许的范围之内。     

多变量状态跟踪广义自校正控制

本文提出一种状态跟踪广义自校正控制方案,它在获得被控对象及参考状态模型之间的输入、输出误差的基础上,引入一强健的稳定多项式对角矩阵,应用使误差的加权方差极小的方法求得最优控制律,既保证了良好的跟踪性能,又附加了辅助功态调节。     

最优直流调速系统的综合设计

本文提出了一种以线性二次型调节器为基础的最优直流调速系统综合设计方法,分析了单输入系统开环和闭环特征多项式与加权矩阵之间的关系。首先,根据时域性能指标要求确定一个或一个主导极点,然后,利用前述的关系可以得到一个既具有良好动态响应,又满足工程约束条件的最优闭环系统。     

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，从而使内模控制可适用于不稳定对象。文中还给出了设计实例。     

最优离散控制系统的参数化设计

本文提出了一种基于离散系统LQ逆问题分析的最优控制系统设计方法,得到了线性最优系统开环和闭环特征多项式系数与二次型性能指标中的加权矩阵之间的解析关系。最后分析了LQ逆问题解的存在条件,以便合理选择期望的闭环极点,使之成为一组最优极点。     

基于自适应变权免疫网络的电磁信号监测算法

针对人工免疫系统(AIS)用于电磁信号监测领域时,系统输入参数的波动程度差异显著且波动程度会随监测环境的不同发生变化的问题,借鉴变权理论提出了一种自适应变权免疫网络(AVWIN)信号监测算法.该算法能根据监测环境自适应调节各输入参数的权重,使信号空间的信号分离度最大,从而提高系统的监测性能.同时,采用实际无线电监测数据进行实验,验证了信号分离度定义的合理性,并与普通免疫网络对比,证实该算法可显著提高系统的监测性能.     

多速率单值广义预测控制系统及稳定性分析

针对一类输入输出采用不同频率的多速率采样系统进行研究，提出了基于状态空间模型下的单值广义预测控制（MSGPC）算法，分析了系统的闭环稳定性问题，并给出了多速率预测控制系统稳定的充要条件，得到了闭环系统的稳定性可以通过适当调节预报时域长度来实现的结论。仿真结果显示，系统的输出能很快地跟踪设定曲线达到当前设定值，且具有较好的稳定性能，因而证明所提出的算法是有效的。     

具有初态学习的闭环PD型迭代学习控制

针对一类输入时滞非线性系统提出了一种新的学习控制算法,即在任意初始状态条件下系统的输入和初态同时进行学习的闭环PD型迭代学习控制,其中输入利用给定超前法。给出了该算法谱半径形式的收敛条件,并利用算子理论证明了系统在任意初始状态条件下经过迭代后,其输出能够完全跟踪期望轨迹。该算法解决了闭环PD型迭代学习控制的初始状态问题,且放宽了收敛条件。仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于二阶滑模算法的船舶航向控制

针对非线性、易受外界扰动的欠驱动船舶航向控制系统,基于滑模控制算法的理念,直接对二阶航向控制系统中的控制输入进行设计,提出一种二阶滑模控制算法,通过设计合理的李雅普诺夫函数及利用其稳定性理论对系统的稳定性进行了分析,并利用"育龙"轮运动数学模型进行计算机模拟仿真,验证了该控制算法的合理性及有效性。该算法避免了计算中的维数膨胀问题,无需对不确定的外界摄动进行定性估计,可以保证闭环控制系统的渐近收敛及稳定。仿真结果表明,根据该控制算法所设计的控制器,能够有效解决非线性航向控制系统中存在的抖振、超调以及不能在有限时间内快速收敛的问题,而且对外界干扰以及系统摄动不敏感、具有强鲁棒性,具有很好的实践应用价值。     

广义预测控制的稳定性分析

分析了广义预测控制的状态空间结构 ,推导了闭环系统的特征方程和传递函数 ,给出了闭环系统稳定的条件 ,讨论了闭环系统的阶次 ,指出广义预测控制不改变系统的零点 ,但有助于克服纯滞后的影响 ;研究了控制量加权系数为 0时闭环系统的特性     

基于网格划分策略的自适应ACO算法优化LQR控制器权值

线性二次最优控制（Linear Quadratic Regulator,LQR）是现代控制理论中应用广泛的状态空间设计法,如何选取适当的加权矩阵Q和R的问题一直没有得到很好解决。提出一种基于网格划分策略的自适应蚁群算法来设计LQR控制器,利用蚁群算法获取加权矩阵Q、R及反馈控制率K,并将控制器用于LQR问题的标准试验平台倒立摆系统。仿真结果表明基于网格划分策略的自适应蚁群算法优化设计的LQR控制器超调小,响应速度快,可以有效的对被控系统实施控制。     

基于模糊观测器的非线性系统的故障调节

研究了基于模糊观测器的非线性系统的故障调节问题.通过设计模糊自适应诊断观测器估计出系统的故障,根据估计出的故障给执行器以相应的补偿,恢复系统的性能.将提出的算法对F-16歼击机进行纵向控制仿真,结果表明提出的算法是有效的.     

基于CPLD的运动控制系统硬件精插补的研究与实现

针对目前脉冲增量插补算法所得到的数控机床进给运动的精度和速度较低、而数字采样插补只适合于闭环控制系统的问题,提出一种采用高速数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)实现数据采样软件粗插补,使用大规模可编程逻辑器件(Complex Programmab1e Logic Device,CPLD)实现数据采样硬件精插补.通过对CPLD硬件插补器工作原理分析,设计了数字微分器(Digital Differential Analyzer,DDA)插补算法控制器、方式控制器、四倍频鉴向控制器等关键器件.通过波形仿真分析证明该方法可应用于步进电机开环数控系统和脉冲式全数字交流伺服系统,对于提高系统的性能指标具有一定的实用价值.