具有状态约束与输入饱和的全向移动机器人自适应跟踪控制

研究了全状态约束与输入饱和情况下的全向移动机器人轨迹跟踪控制问题.首先,针对一类三轮驱动的全向移动机器人,考虑系统存在模型参数不确定与外部扰动,建立了运动学与动力学模型;其次,利用障碍Lyapunov函数,结合反步设计方法,有效处理全向移动机器人跟踪过程中存在的状态约束,保证所有状态变量不会超出状态约束的限制区域;然后,针对系统参数不确定和未知有界扰动,设计相应的自适应律进行处理;同时,提出一种抗饱和补偿器保证机器人输入力矩满足饱和约束;并且利用Lyapunov理论分析证明了当选取合适的控制参数时闭环系统中的所有信号均能保证一致有界;最后,通过与未考虑状态约束和输入饱和的控制器以及经典比例-微分控制器进行仿真对比,验证了该方法的有效性和鲁棒性.     

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。     

一类不确定中立时滞系统的有限时间H_∞控制器设计

研究了一类含不确定参数的中立时滞系统的有限时间H∞控制问题。通过构造合适的Lyapunov函数,结合线性矩阵不等式技术,设计了一个使得闭环控制系统有限时间有界,满足给定的H∞性能指标的控制器,并给出此控制器存在的充分条件,最终将控制器的设计转化为一个优化求解问题。仿真示例证明了所设计方法的有效性。     

焦炉冷鼓系统基于遗传算法的PI控制

针对焦炉冷鼓系统具有强扰动、时变、和非线性等特点,本文对焦炉在三种不同的结焦时间下体现的不同特性,利用递推最小二乘法进行辨识得到三种不同的模型,针对不同的模型设计不同参数的PI控制器实施控制,其中PI控制器参数采用遗传算法进行寻优。仿真分析表明该控制方案下系统具有良好的输出跟踪特性,自适应能力强;而基于遗传算法的变参数PI控制器的现场实验情况也表明,实验时系统输出平稳,具有一定的抗干扰能力,解决了因模型失配而导致吸力、压力振荡的问题。     

一种空调室温PID优化控制方法

本文介绍了基于目前的技术现状,应用现代控制理论中的二次型性能指标解控制器参数最佳问题,实现空调PID-DDC系统控制器的优化参数整定,在提高控制品质的同时实现节能控制,并使计算过程简化,使工程实施中的编程简单、易于实现,节省一次投资的空调室温PID优化控制方法。     

空调系统PID控制的二次型组合优化

本文介绍了根据李亚普诺夫第二方法应用二次型性能指标J达极小求解空调PID控制系统控制器参数最佳的问题,即在J达极小优化的同时,通过合理地设置加权矩阵Q并优化比例加权因子qp、微分加权因子qd和积分加权因子q,使PID参数相互之间实现优化组合,在保证系统绝对稳定的前提下,寻找控制器PID参数的最佳数值;并通过单位阶跃输入的控制过程考验证明,二次型性能指标优化的空调系统PID控制动态响应指标和节能效果比其他积分型优化,如时间乘误差绝对值积分(ITAE)和误差平方积分(ISE)更好。     

多Euler-Lagrange系统有限时间跟踪控制

为解决多Euler-Lagrange系统有限时间的跟踪控制问题,提出了一种基于非奇异终端滑模的有限时间跟踪控制方法。通过建立多Euler-Lagrange系统动力学跟踪误差模型,将引入连续超螺旋高阶控制项,与所提出的非奇异终端滑模面相结合,设计了一个基于超螺旋的非奇异终端滑模控制方法,使多Euler-Lagrange系统能够消除抖振现象,同时在有限时间内实现对期望目标的跟踪。通过选取合适的Lyapunov函数和相应的仿真证明了所设计控制方法的有效性。     

基于混沌云鱼群算法优化航空发动机自适应PID控制

针对传统鱼群算法存在陷入局部最优、后期收敛速度慢和寻优精度较低等问题,提出了一种混沌云鱼群算法(cloud adaptive artificial fish swarm algorithm based on coupled chaotic map,CCAFSA)。采用云自适应视野范围和可变步长提高收敛速度和寻优精度,利用混沌运动遍历性的特征,增加初始鱼群的多样性,防止陷入局部极值;针对航空发动机控制系统,基于CCAFSA设计了一种参数在线自适应PID控制器。仿真结果表明,相比于传统PID控制,基于CCAFSA设计的自适应PID控制器能实现参数在线优化,快速有效地跟踪指令信号,增强发动机系统的动静态性能和鲁棒性。     

基于预瞄距离的地下矿用铰接车路径跟踪预测控制

矿用车辆无人驾驶是实现矿山无人化开采的关键技术,而路径跟踪控制是无人驾驶系统的核心技术之一.路径跟踪控制系统是多变量、多约束系统,采用传统方法在多约束条件下存在执行器饱和等问题.针对上述问题,本文引入模型预测控制方法,通过考虑车辆的姿态与位置之间的关系,以跟踪路径的横向偏差最小化和车辆的航向角偏差最小化为目标对预测控制的目标函数进行优化,以获得车辆速度和铰接角度的最优控制量,实现对多变量、多约束系统的求解.针对模型预测控制算法不能提前判断道路曲率突变而导致跟踪超调的问题,提出基于预瞄距离的控制方法,通过提前判断道路突变信息,提高车辆路径跟踪精确性和稳定性.使用Matlab/Adams仿真软件进行对比仿真试验,结果表明:使用模型预测跟踪控制器能够解决多变量、多约束系统控制问题,有效防止执行器饱和;而使用基于预瞄距离的模型预测跟踪控制器能够使车辆的横向位置偏差保持在±0. 04 m,航向角偏差保持在±1. 8°范围内,相较于改进前的控制器,其横向位置偏差减少了80. 9%,航向角偏差减少了59. 1%,证明改进后的控制器具有更好的横向稳定性和精确性.     

未知大负载机械臂自适应变结构控制

本文提出了一种自适应变结构控制方法。采用自适应控制器估计动力学参数偏差,保持机械臂末端速度跟踪的精度,滑模变结构控制实现机械臂末端位置跟踪。通过Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性并进行了计算机仿真。仿真结果表明,该方法参数辨识收敛,在位置与速度上均有较高的跟踪精度。