带有输出约束的柔性关节机械臂预设性能自适应控制

针对带有输出约束和模型不确定的柔性关节机械臂系统,提出一种基于时变障碍李雅普诺夫函数的预设性能自适应控制方法.通过构造指数衰减的时变约束边界,提出时变正切型障碍李雅普诺夫函数,能够同时适用于约束与非约束情况,进而拓宽传统对数型障碍李雅普诺夫函数的适用范围.此外,通过预先设置时变边界函数的相关参数,使得系统输出在初始阶段...     

带有时变输出约束的机械臂自适应轨迹跟踪控制

针对带有输出约束和动力学模型参数未知的机械臂系统，提出一种基于时变tan型障碍李雅普诺夫函数的自适应控制方法.首先，通过设置时变约束边界，给出了一个时变tan型障碍李雅普诺夫函数，保证系统在初始误差较大情况下的瞬态性能和稳态性能，拓展了传统对数型障碍李雅普诺夫函数的适用范围.其次，为了处理机械臂动力学模型的不确定性，采用径向基神经网络(RBFNN)拟合未知的动力学模型，设计了基于RBFNN的自适应控制器，在满足约束的情况下提高了系统的鲁棒性.最后，通过二自由度机械臂轨迹跟踪的仿真，验证了所提方法的控制性能优于传统的PD控制器.     

基于连续体模型的人群疏散系统的边界控制

研究一类存在扰动的一维人群疏散系统的边界控制问题.以走廊中的人群动态为例,基于数量守恒定律建立人群动态模型;由非线性偏微分方程描述系统模型,并直接在分布参数的范畴内,设计Robin、Neumann、Dirichlet三种边界控制律,用于控制行人在疏散过程中的移动方式,避免拥堵的产生;利用李雅普诺夫方法对边界控制律作用下的人群疏散系统稳定性给出详细证明,并通过一个仿真实例验证边界控制律的有效性.研究成果可以应用到生活中单入口单出口场所的人群动态管理.     

智能电动车EPS鲁棒性控制律的建模与仿真

智能电动汽车配备电动助力转向系统(EPS)以提高转向系统的稳定.EPS是非线性系统,为了改进其鲁棒性能,结合EPS的结构和动力学特性,建立了EPS的动力学方程.构建结合整车、轮胎、EPS系统的整体仿真模型,利用李雅普诺夫方法的克拉索夫斯基定理设计EPS控制律,并用李雅普诺夫再设计方法设计具有鲁棒性的EPS控制律.在多领域建模软件Dymola中对智能电动汽车转向系统建模,并进行阶跃仿真,结果表明,李雅普诺夫再设计方法得到的EPS控制律具有较强鲁棒性.     

航天器全状态约束输出反馈控制

针对无角速度测量的刚性航天器姿态跟踪问题,提出一种全状态约束输出反馈控制方法.建立修正罗德里格参数描述的系统模型,提出能够适用于约束与非约束情况的改进型障碍李雅普诺夫函数(MBLF),拓展传统对数型障碍李雅普诺夫函数的适用范围.构造二阶辅助系统,将控制输入和饱和输入之间的差作为构造系统的输入,进而产生信号以补偿饱和的影响.设计状态观测器估计未知状态量,并结合反步法设计输出反馈控制律,保证系统全状态约束性能和姿态跟踪精度.通过李雅普诺夫稳定性分析证明姿态观测误差和跟踪误差能够达到一致最终有界.仿真结果验证所提方法的有效性.     

一种绳牵引并联机器人系统控制律设计及Lyapunov 稳定性分析

根据绳牵引并联机器人系统的耦合性和非线性,以6-DOF八绳牵引并联机器人(WDPR-8)系统为研究对象,设计一种基于系统动力学方程的PD控制律,并构造出一种李雅普诺夫函数;基于李雅普诺夫稳定性理论以及LaSalle定理对非线性并联控制系统进行稳定性分析,结果表明,WDPR-8支撑系统呈渐近稳定特性.针对用于风洞试验的飞机模型支撑,通过仿真实验验证所设计控制律的正确性和可行性.仿真结果表明,系统的控制性能良好,可为实际应用提供依据.     

基于李雅普诺夫量子系统控制方法的状态调控

从多方面对基于李雅普诺夫的量子系统控制方法进行了系统深入地研究, 包括该方法与最优控制的关系; 李雅普诺夫函数与性能指标之间的关系; 几种常用李雅普诺夫函数下的控制所能解决的问题, 适用范围和所存在的问题等. 在此基础上, 结合量子系统本身所具有的特点, 分别针对本征态, 叠加态和混合态的制备与调控目标, 总结出多种不同控制问题的改进方案. 对不同改进方案的设计思想, 所能解决的问题, 物理意义及其适用范围等进行剖析, 系统化了一套基于李雅普诺夫稳定性理论对量子系统进行状态调控的设计方法.     

大型控制系数参数稳定域之扩大（2）

本文应用Riccati矩阵微分方程的对称正定解做出了二次型的李雅普诺夫函数,并应用向量李雅普诺夫函数法与比较原理,扩大了线性时变控制大系统的参数稳定域。     

时滞系统用于现场监控中的稳定性研究

为了解决工业现场监控系统中网络通讯的不确定时滞问题,构造一个结构不确定的中立型变时滞系统的李雅普诺夫泛函,根据李雅普诺夫第二方法判定其渐近稳定的条件,通过MATLAB仿真计算出时滞可允许的最大上界,基于此时滞标准修改通讯协议保证其稳定运行.     

新型Lyapunov函数方法的模糊控制器设计

研究了在新型Lyapunov方法下的带有不确定性的T—S模糊模型稳定性及控制器的设计,给出了输入为零时系统稳定的充分条件,并验证了该条件比常用李雅普诺夫函数具有更大的松弛性。基于新型李雅普诺夫函数,对带有不确定性模糊模型设计了线性矩阵不等式形式的模糊控制器,该方法不必知道某一时刻被激活的规则数,同时把一个公共矩阵的寻找分解为p个矩阵的寻找。仿真实验证明,通过应用改进的李雅普诺夫函数设计的模糊控制器,具有良好的鲁棒性,控制效果良好。     

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。     

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.     

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。     

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。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

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.     

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.     

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.