一类离散时间非线性系统的多模型自适应控制

针对一类离散时间非线性被控对象,根据模型参数的变化范围,对被控对象建立多个模型,并针对每一模型设计控制器.基于模型的估计误差建立指标切换函数,每一采样时刻,利用指标切换函数选择最优模型,并将基于此模型的控制器切换为当前控制器.采用局部化技术,保证在不损失控制品质的同时,减少多模型自适应控制器的计算量.可以证明,多控制器相互切换时闭环系统是稳定的,同时由于多个模型的存在,控制品质得到了极大的改善.     

非线性系统的多模型DMC解耦设计

针对工业生产过程大多为多输入多输出非线性系统,干扰因素多,耦合作用强,常规控制方法难以获得满意控制效果的特.提出一种基于动态矩阵控制(DMC)的多模型控制方法,采用误差指标切换函数作为切换准则,根据其最小值来选择与实际最接近模型,并将基于此模型的控制器切换为当前控制器.结合目标函数解耦方法,在模型中考虑其他通道输入对当...     

基于有界扰动分区的多模型自适应控制

对于含有界扰动的离散时间系统,将有界扰动变化范围分割成若干小区间,针对这些区间建立多个自适应模型,并针对每一个自适应模型建立相应的控制器.给定一个指标切换函数,基于多个自适应模型控制器和给定的指标切换函数构成多模型自适应控制器.可以证明多模型自适应控制器能够保证闭环系统是输入输出有界稳定的.仿真实例表明,当被控对象的有界扰动随时间变化的时候,采用单一模型自适应控制,系统输出很难跟踪设定值,而多模型自适应控制器却极大地改善了控制品质.     

基于控制量补偿的多模型主汽温控制系统

本文针对过热汽温对象的特性参数随机组运行工况的变化而有较大变化的特点,设计了一种基于控制量补偿和多模型切换的串级控制系统,基于不同工况点设计的控制器可根据运行工况进行切换。仿真结果表明这种控制方案实现了系统全工况运行的满意控制。     

基于动态模型库的多模型切换控制

针对含有有界扰动和模型参数跳变的离散时间系统,提出基于动态模型库的多模型切换控制方法.在模型参数范围未知情况下,利用在线学习的多模型自适应控制算法自动建立多模型,并对模型库中的子模型进行优化.采用具有积分特性的指标函数作为切换准则.在每一采样时刻根据其最小值来选择与实际系统最接近的模型,并将基于此模型的控制器切换为当前控制器.文中证明了该算法能够保证闭环系统的稳定性和跟踪误差的渐近收敛性.计算机仿真结果表明该算法的有效性.     

基于不同加权因子的随机多模型自适应控制

针对一类噪声方差未知的随机系统,基于不同加权因子设计多个参数辨识器辨识模型参数,在此基础上,构成多模型自适应控制器.在每个采样时刻基于指标切换函数选择最佳辨识模型.并将基于此最佳模型设计的控制器切换为当前控制器.同时,证明了多个模型控制器之间相互切换时整个闭环系统是全局收敛的.仿真结果表明,同单一自适应模型控制器相比,这种基于多个不同加权因子的多模型自适应控制器在模型参数发生跳变时可很好地改善被控对象的控制品质.     

基于多模型的非线性系统自适应最小方差控制

对于一类典型的离散时间非线性系统, 提出了一种基于多模型的自适应最小方差控制方法. 通过在平衡点附近建立线性模型, 用径向基函数神经元网络来补偿建模误差和未建模动态, 形成了非线性系统的多模型表示. 采用了具有积分性质的切换指标函数作为切换法则和最小方差的控制方法构成了多模型自适应控制器. 仿真实验的结果表明了这种方法的有效性.     

基于分片线性化方法的非系统性系统多模型自适应控制

基于分片线性化方法辨识一类非线性系统，给出了非线性系统的多线性模型表示。基于线性模型建立多个控制器，基于最大最小指标切换函数构成多模型自适应控制器。给出了非线性系统多模型自适应控制算法的优化模型集建立方法，解决了多模型自适应控制模型多、计算最大的问题。仿真结果证明了算法的有效性。     

基于小波分解的非线性系统多模型自适应控制

提出了一种改进的基于小波分解的非线性系统辨识算法,利用小波函数的逼近能力在线辨识被控对象的非线性项.针对基于小波分解的辨识算法缺乏预测能力,提出了根据线性鲁棒自适应控制器提供的当前控制信息预测未来的非线性项值新方法,并结合多模型方法,根据所定义的切换指标自动切换到当前最优控制器.仿真结果表明,改进的基于小波分解的辨识算法能够有效逼近非线性系统,基于小波分解的非线性系统多模型自适应控制方法改善了系统性能,随着系统运行跟踪误差明显减小,说明了该方法的有效性和可行性.     

具有降阶模型的多模型鲁棒自适应控制

传统鲁棒自适应控制由于考虑了实际系统存在的不确定性,在一定程度上扩大了常规自适应控制的应用范围,但是传统鲁棒自适应控制大多只是从系统全局稳定性的角度出发来设计控制器而忽略系统动态和稳态性能,导致其无法在工况多变的实际被控系统中取得令人满意的效果。针对传统鲁棒自适应控制的不足,本文对由ARMA模型描述并包含未建模动态的系统设计了多模型鲁棒自适应控制器。首先采用正则化技术将系统未建模动态转化为系统有界扰动,并在系统降阶模型的基础上根据系统工况的变化设计了多个固定控制器和2个鲁棒自适应控制器,并根据性能指标函数选择最佳控制器作为当前系统控制器以提高系统性能。仿真实验说明当系统存在未建模动态以及系统工况发生变化时,本文设计的控制器能获得较好的控制效果。     

Operating regime-based controller strategy for multi-product processes

A hybrid, dynamical supervisory control strategy is introduced to control multi-product processes. The scheme involves the selection of the best setpoint controller, from an existing family of feedback controllers, to be placed into feedback with the process so as to cause the output to track the desired setpoint. This task is performed without exhaustive trial and error, by minimizing a specific normed output estimation error that relates the process output to a shared controller state. The performance of the supervisory control strategy is demonstrated on a continuous-stirred tank reactor that can be operated at three different conversion levels. However, the most desirable operating point is open-loop unstable. Linear controllers are designed for each operating region and the role of the supervisory control strategy will be to determine the switching logic as different scheduling policies are demanded.     

含有负载扰动系统的多控制器自适应控制

对一类含有负载扰动的离散时间线性系统研究了多控制器自适应控制问题. 建立了能够改善扰动响应的二自由度极点配置控制器集合. 证明了度量无关的滞后切换逻辑经有限次切换后可将镇定控制器锁定在控制回路 中, 保证输入输出序列有界, 因而实现对负载扰动的抑制. 算例仿真表明了该算法的有效性.     

DMC控制器的一种新的无扰切换方法

介绍了ＤＭＣ／ＴＩＤ／ＭＡＮ多控制器结构中各控制模式之间的无扰切换方法,其中,重点就两种ＤＭＣ控制器的无扰切换方法进行了论述,并给出了等价性证明,在此基础上,提出了一种新的改进无扰切换方法,并给出了仿真结果。     

一种基于DMC的新型预测PID控制器及其整定(英文)

本文提出一种基于动态矩阵控制(DMC)算法预测特性的新型PID控制方法.在考虑将来的输出期望偏差罚函数最小的前提下,由DMC计算出控制变量的值.继而构造基于DMC的预估器用以预测将来时刻的系统输出.根据将来时刻的多步预测偏差,PID控制器产生当前时刻的实际控制增量.文中也给出了基于DMC的预估器及PID控制器的参数整定方法.仿真结果表明,与常规的PID控制和DMC控制相比,所提方法具有良好的控制性能,扰动抑制尤其优良.     

多变量动态矩阵控制系统的闭环稳定性

定量分析了无约束多输入多输出（MIMO）动态矩阵控制系统的闭环稳定条件,首先基于脉冲响应模型重新描述了动态矩阵控制（DMC）算法;在此基础上,推导得到了MIMODMC系统的闭环稳定条件,以便于预测控制系统的分析与设计。     

质子交换膜燃料电池动态建模及其双模控制

由于已提出的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型难于控制, 提出利用MATLAB/SIMULINK仿真工具进行PEMFC系统动态建模, 同时为实现对PEMFC系统输出电压的控制, 采用了基于模糊规则切换的模糊逻辑控制器(FLC)和比例积分微分控制器(PID)相结合的双模控制方式. 仿真结果证明该动态模型易于控制, 能够反映出PEMFC系统的动态输出特性, 而且验证了基于模糊规则切换的双模控制能够有效抑制扰动, 改善PEMFC系统的动态输出特性, 保证系统的稳定运行, 有助于对PEMFC系统的输出性能分析以及实时控制系统的设计.     

SISO动态矩阵控制的鲁棒稳定性条件

定量分析了单输入单输出(SISO)动态矩阵控制系统的鲁棒稳定条件,采用脉冲响 应模型簇来描述被控过程的不确定性,并讨论了基于脉冲响应模型(FIR)的动态矩阵控制 (DMC)算法;在此基础上,推导了DMC闭环系统的鲁棒稳定条件.     

Adaptive logic‐based switching fault‐tolerant controller design for nonlinear uncertain systems

This paper deals with the problem of fault‐tolerant control (FTC) for a class of nonlinear uncertain systems against actuator faults using adaptive logic‐based switching control method. The uncertainties under consideration are assumed to be dominated by a bounding system which is linear in growth in the unmeasurable states but can be a continuous function of the system output, with unknown growth rates. Several types of common actuator faults, e.g., bias, loss‐of‐effectiveness, stuck and hard‐over faults are integrated by a unified fault model. By utilizing a novel adaptive logic‐based switching control scheme, the actuator faults can be detected and automatically accommodated by switching from the stuck actuator to the healthy or even partly losing‐effectiveness one with bias, in the presence of large parametric uncertainty. In particular, two switching logics for updating the gain in the output feedback controllers are designed to ensure the global stability of the nominal (fault‐free) system and the boundedness of all closed‐loop signals of the faulty system, respectively. Two simulation examples of an aircraft wing model and a single‐link flexible‐joint robot are given to show the effectiveness of the proposed FTC controller. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种具有PID结构的动态矩阵控制

动态矩阵控制（DMC）是基于对象阶跃响应的一种预测控制算法，它具有结构清晰、算法简单、对模型失配适应能力强等优点，适用于纯时滞，开环渐近稳定的线性对象，是一种成功而有效的控制算法。但DMC的输出动态特性受其参数的影响，目前，对DMC参数的选取一般都是采用试凑结合仿真的方法，费时又费力，从而给设计者造成很大的困难。该文提出了一种对DMC的改进方法——DMPIDC，使PID参数整定方法与动态矩阵控制结合起来．用整定出的PID参数作为DMPIDC的加权系数，保证了良好的输出动态特性，仿真结果表明这种方法是可行的。     

Output feedback control of switched nonlinear systems using multiple Lyapunov functions

This work presents a hybrid nonlinear control methodology for a broad class of switched nonlinear systems with input constraints. The key feature of the proposed methodology is the integrated synthesis, via multiple Lyapunov functions, of “lower-level” bounded nonlinear feedback controllers together with “upper-level” switching laws that orchestrate the transitions between the constituent modes and their respective controllers. Both the state and output feedback control problems are addressed. Under the assumption of availability of full state measurements, a family of bounded nonlinear state feedback controllers are initially designed to enforce asymptotic stability for the individual closed-loop modes and provide an explicit characterization of the corresponding stability region for each mode. A set of switching laws are then designed to track the evolution of the state and orchestrate switching between the stability regions of the constituent modes in a way that guarantees asymptotic stability of the overall switched closed-loop system. When complete state measurements are unavailable, a family of output feedback controllers are synthesized, using a combination of bounded state feedback controllers, high-gain observers and appropriate saturation filters to enforce asymptotic stability for the individual closed-loop modes and provide an explicit characterization of the corresponding output feedback stability regions in terms of the input constraints and the observer gain. A different set of switching rules, based on the evolution of the state estimates generated by the observers, is designed to orchestrate stabilizing transitions between the output feedback stability regions of the constituent modes. The differences between the state and output feedback switching strategies, and their implications for the switching logic, are discussed and a chemical process example is used to demonstrate the proposed approach.