基于粒子群优化极点配置的空燃比输出反馈控制

汽油发动机运行过程中存在油膜湿壁效应,导致汽油机瞬态工况下的空燃比控制精度变差,燃烧性能下降.为了能快速、精确的控制空燃比在理想数值附近,基于燃油油膜子系统状态空间模型,采用极点配置状态反馈控制方法,加入观测器估计状态量,设计输出反馈控制器.通过粒子群优化算法在线优化极点配置,求得最优极点,实现汽油发动机空燃比的精确控制.最后通过仿真实验,验证了设计的控制器具有较好的跟踪控制效果,满足空燃比控制要求.     

与非合作目标交会的多约束有限时间最优控制

针对拦截卫星的末端轨道拦截任务,研究了基于状态反馈的轨道控制器设计方法.考虑系统参数不确定性,建立了相对运动模型.同时考虑系统有限时间二次型性能指标、控制输入限幅和极点配置,提出了多约束条件的控制器设计问题并给出了控制器的设计方法.该方法采用线性不等式技术,根据Lyapunov稳定定理推导出控制器存在的充分条件,并将控制器的设计转化为一个凸优化问题进行求解.仿真结果表明,设计的控制器能够使系统稳定,并且能在获得最优系统有限时间性能的同时满足控制输入限幅和极点区域限制.     

基于极点配置算法的列车横向半主动悬挂自适应PID控制系统设计

为了使PID控制器具备自适应能力,以适应列车受到外部环境扰动时产生的结构参数变化,使用了增量式数字PID控制器,将PID控制器与极点配置控制算法结合,利用极点配置算法在线实时优化kP,kI,kD参数,设计了自适应极点配置PID控制器,实现了kP,kI,kD参数的自动校正.最后给出基于极点配置自适应PID的高速列车半主动悬挂控制系统的设计方案,利用MATLAB-Simulink搭建仿真平台并进行仿真.仿真结果表明：基于极点配置算法的列车半主动悬挂自适应PID控制系统能够有效降低列车横向振动.     

Delta算子不确定系统区域极点约束的H∞可靠控制

针对具有执行器故障的Delta算子不确定系统在圆形区域极点配置下的H∞可靠控制问题,设计了一个可靠控制器,使得Delta算子系统能够同时满足区域极点约束和H∞性能约束。在考虑更一般、更实际的执行器连续故障模型的基础上,利用线性矩阵不等式（LMI）,给出了在区域极点约束下Delta算子不确定系统H∞可靠控制器的存在条件。数值仿真表明了该方法的可行性。     

Delta算子不确定系统区域极点约束的H_∞可靠控制

针对具有执行器故障的Delta算子不确定系统在圆形区域极点配置下的H∞可靠控制问题,设计了一个可靠控制器,使得Delta算子系统能够同时满足区域极点约束和H∞性能约束。在考虑更一般、更实际的执行器连续故障模型的基础上,利用线性矩阵不等式(LMI),给出了在区域极点约束下Delta算子不确定系统H∞可靠控制器的存在条件。数值仿真表明了该方法的可行性。     

Delta算子不确定系统的区域极点约束保性能控制

研究了Delta算子描述下的具有范数有界参数不确定线性系统的圆形区域极点配置的保性能控制问题。运用线性矩阵不等式(LMI),把Delta算子闭环极点配置在D区域内,证明了保性能控制律存在的充要条件,并通过建立和求解一个凸优化问题,给出了具有极点约束的保性能控制设计。仿真例子验证了方法的可行性。     

基于区域极点配置的航空发动机LPV鲁棒控制器设计

针对航空发动机飞行包线内复杂热力循环参数引出的多变量鲁棒增益调度控制下的参考指令动态跟踪问题,提出了一种基于区域极点配置的多变量LPV鲁棒变增益控制方法。利用雅克比线性化方法建立发动机多项式LPV模型,用于描述发动机在一定条件下的动态性能。然后根据上述模型,基于线性矩阵不等式的区域极点配置方法,提出具有H_∞鲁棒性能的LPV输出反馈控制器设计方法。通过将闭环系统的极点配置在所期望的位置,以满足控制系统的动态性能。采用网格法将依赖于调度参数的Lyapunov函数转化为常值Lyapunov函数并理论上保证系统稳定性。以某型涡扇发动机为研究对象进行仿真验证,仿真结果表明:与未加入区域极点配置的LPV控制器相比,基于极点配置的设计方法使控制系统具有更好的动态响应特性。同时,该方法实现了对控制指令的精确跟踪,系统阶跃响应的调节时间不超过1.6 s,超调不大于1%,对控制期望的稳态跟踪误差在0.1%以内,符合发动机控制系统技术要求。     

滑模变结构控制理论在坦克炮控系统上的应用

针对某坦克炮控系统有关数据和参数,对坦克水平向伺服系统进行数学建模,利用极点配置法对变结构控制器进行设计并仿真,削弱了参数的变化和外部扰动对控制的影响。仿真结果表明滑模变结构控制方法有较强的鲁棒性和较好动静态性能。     

船舶航向非线性系统的H_∞鲁棒控制与仿真

针对船舶航向非线性控制系统的数学模型,在考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下,基于状态反馈线性化方法,采用闭环增益成形算法设计出了船舶航向鲁棒控制器。利用Matlab/Simulink工具箱进行仿真,结果表明,所设计的鲁棒控制器与采用极点配置法设计的鲁棒镇定控制器相比,具有较好的控制性能,对风浪干扰也具有很强的鲁棒性。     

基于LQR的两轮机器人的平衡控制

主要研究两轮机器人的运动平衡问题。首先利用牛顿力学分析法对两轮机器人结构建立动力学模型,再对非线性模型进行线性化及解耦处理;通过极点配置法和LQR(Linear Quadratic Regulator)算法对解耦后的平衡与前进子系统进行分析,并设计控制器;最后搭建Simulink仿真平台对控制器的性能进行仿真分析。分析得出LQR算法比极点配置法性能更优,具有一定的理论研究价值和实际应用价值。     

基于极点配置的PID控制器的再设计

利用参考输入前向通道附加零点配置技术，设计了新的基于极点配置的ＰＩＤ控制器控制一类二阶非最小相位对象。数字领导具表明，新的基于极点配置的ＰＩＤ控制器比原ＰＩＤ控制器具有更好的控制性能。     

双电极气体保护焊系统的鲁棒自适应控制仿真

针对双电极气体保护金属极电弧焊系统,建立了一个双输入双输出的非线性模型,并基于梯度算法和极点配置自校正设计了鲁棒自适应控制器.仿真结果表明,该鲁棒自适应控制器具有良好的控制效果.     

不确定系统具有圆盘极点约束的跟踪控制器设计

研究了一类具有圆盘极点约束的不确定系统的无静差跟踪控制器设计问题.考虑状态反馈控制器,使得闭环跟踪控制系统的所有极点均位于一给定圆盘.进一步的,考虑极点配置会使得闭环系统产生稳态误差的情况,通过引入一个积分环节实现无静差跟踪控制的目标.给出了闭环跟踪控制系统所有极点均位于给定圆盘的一个充要条件,并将跟踪控制器的设计转化为求解一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题.最后通过仿真结果表明笔者方法的有效性.     

基于滑模技术的单杆柔性机械臂的调节控制

提出一种运用滑模控制技术设计单连杆柔性机械臂鲁棒控制器的方法。滑模控制应用于柔性臂的刚性运动和弹性振动的控制;而极点配置技术的应用,主要是设置滑模面的极点,以获得良好的动态响应特性。实例仿真结果表明,该控制方案能有效地抑制柔性臂的弹性振动,对不确定参数具有鲁棒性。     

考虑执行器故障的线性系统可靠极点配置

针对线性定常系统,提出了考虑执行器故障的可靠极点配置问题.在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上,给出了极点配置可靠控制存在的充分条件.通过求解LMI完成状态反馈可靠控制器的设计.利用仿真实例验证了设计方法的可行性,并且通过与不考虑故障的系统比较,进一步说明对系统进行可靠极点配置的必要性.     

条形区域极点配置静态输出反馈可靠控制

针对线性系统,考虑连续增益故障模型,研究了具有执行器故障的条形区域极点配置的静态输出反馈可靠控制问题。首先,在执行器无故障的前提下,给出使极点能够配置在条形区域内的充分条件,进而得出系统的静态输出反馈可靠控制率。然后,基于执行器故障,重新设计静态输出反馈可靠控制器,利用求解线性矩阵不等式的方法,完成静态输出反馈可靠控制器的设计。由可靠控制器构成的闭环系统,使得当执行器发生故障时,也可使闭环系统的所有极点保持在条形区域内。最后,通过数值仿真验证了其结果的有效性和可行性。     

基于滑模技术的单杆柔性机械臂的调节控制

提出一种运用滑模控制技术设计单连杆柔性机械臂鲁棒控制器的方法。滑模控制应用于柔性臂的刚性运动和弹性振动的控制；而极点配置技术的应用，主要是设置滑模面的极点，以获得良好的动态响应特性。实例仿真结果表明，该控制方案能有效地抑制柔性臂的弹性振动，对水确定参数具有鲁棒性。     

两种控制策略在直线二级倒立摆中的仿真应用

对直线二级倒立摆系统进行稳定控制及仿真。研究了系统的物理结构,创建了数学模型,从而获得系统的线性状态空间方程。分析了整个系统的稳定性与能控能观性。设计了系统的极点配置与LQR控制器,利用Matlab软件的Simulink模块对系统及其受到干扰时实施仿真。由仿真曲线可以总结出,设计的极点配置控制器和LQR控制器有满意的控制效果,使倒立摆直立不倒。极点配置法反应迅速,调节时间短,但超调量较大,不易选择期望极点;LQR最优控制法超调量小,振荡也小,但整个系统反应较迟缓,过渡时间长。     

车辆半主动座椅悬架滑模变结构控制

针对三自由度的车辆座椅悬架模型,以近似天棚阻尼系统为参考模型,运用滑模变结构方法设计了半主动座椅悬架的滑模控制器.首先将实际被控系统和参考模型间的广义误差动力学引入渐近稳定的滑动模态中;采用极点配置法确定滑模切换面的参数,根据滑模控制理论推出滑模面上的等效控制力,再选择等速趋近律确定实时控制阻尼力.仿真结果表明在时域和频域中,该滑模控制器性能较稳定,较被动及PID控制的座椅悬架系统其减振效果得到明显改善,具有较好的鲁棒性和跟踪性能.     

结构不确定Delta算子系统的鲁棒容错镇定

研究了圆形区域极点约束下Delta算子描述的不确定线性系统的鲁棒容错镇定问题.基于Riccati方程,导出了当Delta算子系统存在不确定性和执行器故障时,将闭环系统极点配置到指定圆盘内,确保系统鲁棒容错镇定的充分条件;运用线性矩阵不等式(Linear Matrcx Inequality,LMI)方法,对Delta算子不确定系统进行状态反馈设计,给出了系统在区域极点约束下鲁棒容错控制器存在的充分条件,并通过求解LMI得到鲁棒容错控制器的设计.通过数值仿真验证了该方法的有效性.