马尔可夫跳变线性系统最优控制的研究现状与进展

马尔可夫跳变线性系统（MJLS）是一种具有多个模态的随机系统，系统在各个模态之间的跳变转移由一组马尔可夫链来决定。MJLS模型因其在表示过程中可以产生突变而更能精确的描述实际工程应用中的系统。近年来，MJLS的最优控制问题成为了研究的热点，动态规划、极大值原理以及线性矩阵不等式等成为了解决此类问题的主流方法。本文对MJLS最优控制领域的研究现状进行了综述。分别对一般情况下、带有噪声的情况下、带有时滞的情况下以及某些特定情况下的MLJS最优控制问题的国内外研究现状进行论述。最后进行了总结并提出MJLS最优控制领域未来值得关注的研究方向。     

基于hp自适应伪谱法的自主泊车路径规划

针对自主泊车路径规划最优控制问题求解收敛速率慢的问题,提出基于hp自适应高斯伪谱法的自主泊车路径规划方法。首先建立车辆运动学模型,并考虑自主泊车过程中避障约束和边界约束,再以泊车时间最短为性能目标函数,将自主泊车路径规划问题转化为最优控制问题。采用高斯伪谱法对最优控制问题进行离散化处理并采用序列二次规划进行求解,在求解过程中通过动态调整网格区间个数和多项式阶数实现提高求解收敛速率。根据实际场景选取4种工况并进行路径规划仿真,并将3种伪谱法进行对比分析,仿真结果表明hp自适应高斯伪谱法能够提升自主泊车路径规划最优控制问题求解收敛速率,同时该算法可以实现在狭窄泊车位内的泊车路径规划,通过实车试验验证提出的方法获得的自主泊车路径的有效性。     

磨矿浓度的串级PID控制

磨矿作业在选矿厂中占重要的地位,磨矿浓度控制是磨矿分级自动化系统中的重要环节。针对磨矿系统的非线性、时变、滞后的特点,应用串级PID控制技术对磨矿浓度进行控制,实现了磨机的给矿、浓度、负荷、补水等参数的最优控制。系统应用后,磨机的矿石处理量有一定比例的提高,磨矿浓度控制在相对稳定的范围内,磨矿粒度能够满足下段工艺要求,从而减轻了磨机操作工的劳动强度,解决了人工操作凭经验造成的矿石处理量波动的问题。     

基于H∞最优控制理论的粒子群优化算法在造纸定量控制中的应用

针对造纸定量控制系统具有非线性、时滞、多干扰等控制难点,本课题提出一种基于H_∞最优控制理论的粒子群优化算法(PSO)优化PID参数。改进的PSO具有对控制系统过程模型的依赖性小、参数整定简单、鲁棒性和抗干扰性强的特点。与传统算法相比,基于H_∞最优控制理论的PSO可以高效地找出符合设计要求的PID调节参数,不会陷入局部最优,且使系统性能指标达到最优或次最优。并且,仿真结果也验证了该算法的有效性和实用性。     

柔性基、柔性关节空间机械臂的运动混合控制

为解决具有不确定性柔性基、柔性关节空间机械臂的控制问题，提出一种自适应鲁棒终端滑模控制与自适应最优控制相结合的混合控制方案。首先，利用奇异摄动法将系统降阶为慢变子系统及快变子系统；其次，针对慢变系统设计一种由等效控制、鲁棒控制及自适应调节算法组成的轨迹跟踪自适应鲁棒终端滑模控制方案；之后，针对快变系统设计一类基于自适应状态观测的振动最优控制策略。仿真结果表明所提方案在系统刚性、柔性运动控制上的有效性。     

相邻结构间控制器位置及控制律的降阶优化方法研究

相邻结构以控制器联系的控制体系结构间控制器设计包括两项内容,即控制器数量和位置确定及控制器参数确定。本文应用LQG问题的有关结论,建立了在系统最优反馈控制增益不变情况下系统最优控制性能指标随控制作用分布矩阵变化的增量解析式。在这个结论的基础上,建立了系统控制器优化分布的设计方法,并应用分级降阶的迭代方法,克服了反馈控制增益不变的缺陷,使大型结构中安装少量控制器时,求解出控制器最优布置的精确解。本文的研究结果建立了同时优化控制器的数量、位置和反馈增益的设计方法。     

磁悬浮轴承系统控制方法研究

随着现代先进制造业的发展,磁悬浮轴承作为一种新型支撑部件,受到了各行各业的广泛关注。而在整个磁悬浮轴承系统中控制环节是关键,其性能的好坏主要取决于控制器的设计与控制算法的选取。首先对磁悬浮轴承作了介绍,以控制方法为切入点,分别阐述了模糊PID控制、滑模变结构控制、鲁棒控制和最优控制的基本原理、应用和局限性。通过分析研究表明这四种控制策略能明显改善磁悬浮轴承的控制性能效果。最后对磁悬浮轴承控制作了简单总结和展望。     

基于UEMS的电力系统精细化稳定控制系统

作为电力系统安全保障体系的第二道防线,先进的紧急控制技术对电网灾变防治不可或缺。为克服现有紧急控制系统切负荷方式固有的粗放性、无选择性等局限,基于用户侧能量管理系统(UEMS),提出了电力系统精细化稳定控制系统的概念、结构和模型,并基于非线性最优控制理论提出了切机/切负荷量的计算方法。所构建的精细化稳定控制系统能够实现有选择性的精细化切负荷功能,即优先短时切除不影响用户用电体验的负荷。数值仿真验证了所提方法的有效性和正确性。     

多台水泵并联的最优化方法

在城市污水处理系统中,由于来水流量的变化,往往需要开启多台水泵,传统的控制方法是基于专业人士依据自身经验对其进行控制,精确度不够,而且耗能巨大。通过对水泵各参数之间的关系进行较为系统的分析,建立水泵系统的数学模型,依据最优控制的方法,求出轴功率的最小值,并以此确定了开启水泵的台数、频率和流量等参数,实现了耗能最低。上述控制方法不仅适用于同一型号水泵并联,同时也为不同型号水泵并联提供了依据,达到了节能的目的。