具有给定闭环极点的最优控制系统的设计

文中给出了线性二次型性能指标函数中的加权系数矩阵 Q 和 R 与控制系统的闭环极点之间的关系.只要给定系统的最优闭环极点,就能方便地求得矩阵 Q 和 R.     

Butterworth最优控制的逆问题

为了认识Butterworth最优控制的本质,揭开Butterworth最优传递函数与加权矩阵Q,R的相互关系,本文研究Butterworth最优控制的逆问题.首先用Butterworth最优控制确定状态反馈增益阵K,然后给出计算加权矩阵Q的参数化公式,最后用一个例子说明这种确定加权矩阵Q,R的方法的有效性和简便性.     

BUCK变换器无静差二次型最优PID控制设计

基于二次型最优化理论,对BUCK变换器PID控制参数进行优化整定和设计.通过引入增广矩阵,增加了控制量U*(t)中对误差的积分环节,推导了无静差跟踪控制系统模型;同时,选取适当的加权矩阵Q和R,实现系统的无超调动态响应.最后,通过仿真结果验证了设计的合理性.     

酉对称矩阵的QR分解及其算法

该文讨论了酉对称矩阵QR分解中Q矩阵和R矩阵与母矩阵的Q矩阵和R矩阵之间的定量关系．从矩阵正交相抵的概念出发,给出了矩阵酉相抵的概念,证明了酉对称矩阵与母矩阵之间的酉相抵性,得到了酉相抵矩阵的Moore—Penrose逆等一些新的结论．同时,给出了酉对称矩阵的QR分解及其Moore—Penrose逆矩阵的算法．     

数据协调中测量数据方差–协方差估计及过失误差序列补偿算法

数据协调测量误差的方差-协方差矩阵(也称Q矩阵)通常是由操作人员根据仪表的精度事先给定的,由于没有考虑仪表精度的变化,很可能会造成数据的不一致或不准确.基于空间冗余的约束残差,本文提出了一种测量方差-协方差Q矩阵的估计方法,有效地减少了对Q矩阵先验知识的依赖.针对常见非线性或双线性问题,提出了估计方法的应用方案.并给出了侦破过失误差的序列补偿法.最后,某焦化厂的应用示例表明.该方法对于获得Q矩阵的最初估计和侦破过失误差是有效的.     

一种新的最优极点配置方法

本文从LQ逆问题着眼提出了一种新的最优极点配置方法,推导了加权矩阵Q和R与开环特征多项式、最优闭环特征多项式之间的关系。只要给定一组期望的闭环极点,即可确定与之对应的加权矩阵Q和R,从而得到一个具有指定极点的最优控制系统。     

基于改进灰狼算法的LQR优化控制方法研究

针对二级倒立摆在使用LQR(线性二次调节器)进行优化控制过程中,由经验选取的加权矩阵Q和R参数存在着较大的随机性和不稳定性问题,提出了改进灰狼算法优化控制器加权矩阵Q和R的方法。为灰狼算法设计了基于二次余弦规律的自适应收敛因子a和增强α狼适应度值f_α的比例权重方法。增强了算法迭代前期的全局搜索能力和后期的收敛速度,通过MATLAB/Simulink仿真,并与传统灰狼算法相比较,得出改进算法能够有效降低倒立摆回归平衡状态时的超调量,更快达到稳定状态,使控制效果更加理想。     

线性时滞系统的耗散控制

研究了一类线性时滞系统的二次耗散控制问题,基于线性矩阵不等式（LMI）方法导出了耗散控制器存在的充分条件,通过线性矩阵不等式的可行解构造出耗散态状态反馈和动态输出反馈控制律,相应的闭环系统是二次稳定和严格（Q,S,R）耗散的,本文的主要贡献是统一了线性时滞系统现有的H∞控制和无源控制结果。     

LQ最优控制系统中加权阵的确定

本文研究了LQ最优调节器的逆问题.在控制变量加权矩阵R给定的条件下,通过引入 一组自由变量,给出了满足闭环系统特征值要求的状态加权矩阵Q的一种参数化表示结果.基 于这种结果,研究了LQ逆问题的矩阵变换解法和一类系统的LQ逆问题的解法.此外,文中 还给出了不求解代数矩阵Riccati方程确定系统的最优状态反馈系数矩阵K的方法.     

人工情感Q学习的互联电网自动发电控制算法

对互联电网中自动发电控制AGC中控制策略进行改进,设计了人工智能中的人工心理学和人工智能中的机器学习结合的控制策略.分别对Q学习算法和Q(λ)学习算法进行改进,设计了具有人工情感的智能体.提出了人工情感Q学习算法和人工情感Q(λ)学习算法.且将人工情感分别作用于Q学习算法和Q(λ)学习算法中的输出动作、学习率和奖励函数.最后在IEEE标准两区域和南方电网四区域的互联电网Simulink模型中进行数值仿真.绘制并统计了控制性能指标、区域控制误差和频率偏差的值.从仿真结果看,所提人工情感Q学习算法和人工情感Q(λ)学习算法控制效果优于原有Q学习算法、Q(λ)学习算法、R(λ)算法、Sarsa算法、Sarsa(λ)算法和PID控制算法,该数值仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性.     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

Multivariable PID control by decoupling

This paper presents a new methodology to design multivariable proportional-integral-derivative (PID) controllers based on decoupling control. The method is presented for general n × n processes. In the design procedure, an ideal decoupling control with integral action is designed to minimise interactions. It depends on the desired open-loop processes that are specified according to realisability conditions and desired closed-loop performance specifications. These realisability conditions are stated and three common cases to define the open-loop processes are studied and proposed. Then, controller elements are approximated to PID structure. From a practical point of view, the wind-up problem is also considered and a new anti-wind-up scheme for multivariable PID controller is proposed. Comparisons with other works demonstrate the effectiveness of the methodology through the use of several simulation examples and an experimental lab process.     

一种具有非线性观测器的分散式自适应鲁棒机器人控制新方案

本文提出一种新型的分散式自适应鲁棒机器人控制方案。它主要解决以下诸方面的问题:1)减少在线计算量;2)通过设置一个非线性观测器来及时修正模型信息,以适应负载及其他因素变化的需要,进而有效地减少所需控制值(尤其当系统处于平稳工作状态时,效果更加明显),相应地,也就减少了系统工作时的动能损耗。这一点对[1]中提出的机器人分散式变结构控制算法有较大改进;3)对系统的不确定性和扰动作用具有鲁棒性。     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Robust containment control in a leader–follower network of uncertain Euler–Lagrange systems

A distributed controller is developed that yields cooperative containment control of a network of autonomous dynamical systems. The networked agents are modeled with uncertain nonlinear Euler–Lagrange dynamics affected by an unknown time‐varying exogenous disturbance. The developed continuous controller is robust to input disturbances and uncertain dynamics such that asymptotic convergence of the follower agents' states to the dynamic convex hull formed by the leaders' time‐varying states is achieved. Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the developed controller. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

解耦控制的现状及发展

通过对多变量系统解耦设计的必要性分析,介绍了传统解耦、自适应解耦、鲁棒解耦、智能解耦等各种解耦方法,并叙述了各种方法的研究现状和应用情况,同时分析了各种方法局限性。指出解耦控制领域的研究已成为控制理论和控制工程界共同关注的热点。自适应解耦与智能解耦,侧重于控制器的研究,它们更多采用试探、优化方法来设计控制器．理论研究还尚待完善。因此,寻求一种有效的、简单易行的控制方法,即寻求理论与实际结合点,是今后研究的方向。