多变量解耦控制系统设计与仿真

工业生产过程中,被控系统越来越复杂,需要控制的变量通常不止一对,而且相互耦合,较成熟的线性多变量控制理论与设计方法已难以满足实际的多变量生产过程控制。本文针对多变量强耦合带有延迟环节的被控系统,研究了一种简化的串联前馈补偿解耦控制器设计方法。根据被控对象的辨识模型,设计串联前馈补偿解耦器,使系统解耦成单输入单输出模型,进而分别对解耦后输入输出模型设计PID控制器,整定PID控制器参数。仿真结果表明该方法具有较好的解耦能力和鲁棒性,算法简单,易于实现。     

多变量解耦控制系统设计与仿真北大核心CSCD

工业生产过程中,被控系统越来越复杂,需要控制的变量通常不止一对,而且相互耦合,较成熟的线性多变量控制理论与设计方法已难以满足实际的多变量生产过程控制。本文针对多变量强耦合带有延迟环节的被控系统,研究了一种简化的串联前馈补偿解耦控制器设计方法。根据被控对象的辨识模型,设计串联前馈补偿解耦器,使系统解耦成单输入单输出模型,进而分别对解耦后输入输出模型设计PID控制器,整定PID控制器参数。仿真结果表明该方法具有较好的解耦能力和鲁棒性,算法简单,易于实现。     

基于ESO的动态解耦方法及其应用仿真*

针对多变量系统控制中的耦合问题,提出了一种基于扩张状态观测器（ESO）的动态解耦方法。该方法将系统输入变量间的耦合作用、被控对象参数时变和外界干扰视为一个总的扰动,用ESO估计该总扰动并反馈到控制器进行补偿,从而实现动态解耦;对解耦后的每个子系统,分别设计出了基于误差最小二乘指标的神经元自适应PID（NAPID）控制器。该方法简化了解耦过程,放松了对系统模型的要求,计算量小、鲁棒性强。最后用该法对蒸馏塔进行控制仿真,仿真时使用混沌优化方法对ESO的参数进行了离线优化,并给出了与模糊PID解耦控制方法对比的     

基于微分几何的带钢热连轧活套解耦控制

带钢热连轧机活套系统是一个耦合的多输入多输出的非线性系统。针对活套系统的解耦控制问题,提出了基于微分几何的解耦控制方法。微分几何方法利用微分几何中的局部变换来研究系统的基本特性,是处理非线性多变量系统解耦问题的有效数学工具;建立了活套系统的数学模型,利用微分几何方法,通过非线性状态反馈对热连轧活套进行了解耦控制,并针对活套系统实例进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制算法具有较好的解耦效果,有效地提高了活套系统的控制效果。     

一种改进的自抗扰解耦方法及其应用仿真

针对一类多入多出系统的解耦问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的动态解耦方法。将系统输入变量间的耦合作用,被控对象参数时变和外界干扰视为一个总的扰动,用ESO估计扰动并反馈到控制器进行补偿,从而实现动态解耦,对解耦后的子系统按照极点配置方法设计出控制器。采用参数动态确定法确定ESO的参数。上述动态解耦方法简化了解耦过程,放松了对系统模型精度的要求,计算量小,响应速度快,鲁棒性强。并通过对常压蒸馏塔模型进行仿真控制,并与模糊PID解耦控制方法对比,结果表明本方法有效可行。     

线性多变量系统有限时间最优解耦控制

针对线性多变量系统, 将前馈解耦控制与有限时间最优跟踪控制相结合, 提出一种新的最优解耦控制方法. 首先, 将关于状态的微分方程转化成关于输出的微分方程, 将系统内部矩阵和控制输入矩阵分别分解成对角矩阵和对角元为零的矩阵; 然后, 通过引入中间虚拟变量, 采用前馈和输出反馈的方法对系统进行解耦; 最后, 采用有限时间最优跟踪控制方法实现系统对任意参考输入的跟踪. 仿真结果表明了所提出方法的有效性和优越性.     

基于解耦的球磨机系统动态矩阵控制

针对制粉系统球磨机的多变量强耦合特性,提出基于逆向解耦的动态矩阵控制设计方法,先将球磨机系统分解为三个单输入单输出系统,然后利用基于对象阶跃响应的动态矩阵控制算法,对解耦后的广义系统进行了仿真研究.结果表明,逆向解耦能有效地解除变量间的强耦合和大时延问题,并且动态矩阵预测控制算法控制效果明显,优于传统的PID控制,具有实时性强、计算速度快和抗干扰能力好等优点.     

基于Hammerstein模型的多变量动态矩阵解耦控制研究

许多工业过程都具有强耦合、非线性等复杂过程特性;针对具有变量间强耦合和执行机构非线性的一类典型过程对象,提出基于Hammerstein模型的多变量动态矩阵解耦控制算法;并针对实验室电加热锅炉与强制对流换热器组成的广义对象,采用s7—300可编程序控制器,将控制策略应用于该对象,实现了对锅炉内胆水温及强制对流换热器出口水温的控制;实验结果表明,采用基于Hammerstein模型的多变量动态矩阵解耦控制策略,在解耦效果、设定值跟踪及抗干扰响应等方面,都能取得满意的结果,能够解决一类多变量非线性系统的控制问题。     

移动质心自旋再入飞行器的建模与解耦控制

对移动质心控制自旋再入飞行器进行了概念研究.以所建立的移动质心自旋再入飞行器的姿态动力学模型为基础,分析其控制耦合特性,借鉴工程中易于实现的逆奈奎斯特阵列法,对被控对象进行预补偿,使其传递函数矩阵成为具有对角优势来削弱被控对象各回路间的耦合,然后再运用单变量系统的频域设计方法对每个回路单独设计,从而将复杂的多变量设计问题转化为单变量设计问题,解决较强耦合下自旋再入飞行器姿态稳定性同题.仿真分析表明,对被控对象进行预补偿设计后,系统达到了较好的解耦效果.     

输入多采样率数字控制系统的同时极点配置

在利用提升(lifting)技术所构造出来的多采样率数字控制系统的线性时不变状态空间模型的基础上, 讨论l个被控对象通过输入多采样率数字控制系统的同时极点配置问题. 分别引入了解决这一问题的状态空间方法和多项式矩阵插值方法. 通过适当的变换, 将同时极点配置问题归结为一系列线性方程组的求解问题. 指出, 当系统的输入采样率满足一定条件时, 可以利用输入多采样率的输出静态反馈控制系统, 实现对l个被控对象的同时极点配置.     

一类不确定线性系统的混杂状态反馈保成本控制

研究一类不确定线性系统的混杂状态反馈保成本控制问题．系统矩阵和输入矩阵中含有时变不确定性,假设存在有限个备选的控制增益已知的控制器,并且任何单一的状态反馈控制器都不能镇定系统,基于单Lyapunov函数的方法,给出了混杂状态反馈保成本控制的充分条件及切换律的设计方案．当切换系统的控制增益未知时,利用多Lyapunov函数法,给出混杂状态反馈保成本控制的充分条件,并通过仿真验证了该方法的有效性。     

Quantized control for uncertain singular Markovian jump linear systems with general incomplete transition rates

Quantization is indeed a natural way to take into consideration in the control design of the complexity constraints for the controller as well as the communication constraints in the information exchange between the controller and the plant. This paper is devoted to investigating quantized state-feedback control problems for a class of continuous-time uncertain singular Markovian jump linear systems (CUSMJLSs) with generally uncertain transition rates (GUTRs) and input quantization. In this case, each transition rate can be completely unknown or only its estimate value is known. First, input quantization is introduced, then by introducing new matrix inequality conditions, sufficient conditions are formulated for quantized state-feedback control of CSMJLUSs with GUTRs and input quantization. Finally, a numerical example is presented to illustrate the effectiveness and efficiency of the proposed results.     

Eigenvalue assignment in linear multivariable systems by output feedback

The assignment of arbitrary cloacd-loop eigenvalue spectra by output feedback is investigated in the special ease of systems for which the set of state-feedback matrices P which yield a desired closed-loop eigenvalue spectrum is finite and can be readily generated. In particular, a simple necessary and sufficient condition for the existence of an output-feedback matrix K corresponding to a prescribed state-feedback matrix P is established which also leads directly to the matrix K in cases when the condition is satisfied. The condition derived in this paper requires neither the computation of generalized inverse matrices (Munro and Vardulakis 1973), nor the transformation of state vectors (Patel 1974), nor the determination of Luenberger canonical forms (Vardulakis 1976), and indicates very clearly that an output-feedback matrix K corresponding to a prescribed state-feedback matrix P exists only in very special circumstances.     

Non-fragile guaranteed cost control for discrete-time uncertain linear systems

This paper studies the problem of non-fragile guaranteed cost control (GCC) state-feedback design for discrete-time uncertain linear systems. The systems are assumed to have norm-bounded system uncertainties in both the state and the input matrices. The state-feedback gains are assumed to have norm-bounded controller uncertainties which can be either additive or multiplicative. The non-fragile GCC state-feedback designs, which are related to solutions of some matrix inequalities, guarantee the cost of the system to be within a certain bound for all these admissible uncertainties. Our proposed design approach of separating the controller uncertainty from the system uncertainty gives a less conservative solution. A numerical example is given to illustrate the design methods and the design benefits.     

控制能量有界的时不变系统线性二次型最优控制*

本文通过新的途径讨论控制能量有界的时不变系统一二次型最优控制问题，文中通过“不亏损的Ｓ－过程”方法将该问题转化成无约束的时不变性二次理优控制问题，从而利用后者的基本结果给出本文问题的最优控制的最优结构造，结果表明此时最优控制仍由一线性状态反馈控制器确定，但其增益矩阵的选择是与初始状态有关的，并且对某些安始状态还可能出现奇异情况。     

输入有饱和的轧机液压伺服系统的多模型切换控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化而存在的弹性负载力和外负载力跳变所引起的结构跳变问题,建立并优化了考虑控制输入饱和特性的、系统连续工作时不同工况下的轧机液压伺服系统被控对象的多模型集.对每一模型采用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了抗饱和状态反馈控制器,并制定了整个系统的切换策略,分析了具有饱和输入和外部扰动的切换系统的...