基于迭代LMI的直升机协调转弯控制律设计

线性二次型控制是一类以线性系统为被控对象,以二次型泛函指标为性能指标的最优控制技术.由于标准最优控制算法具有一定的保守性,在运用线性矩阵不等式的控制理论的基础上,提出了一种迭代算法用于反馈阵的求解.以某型直升机为例,针对协调转弯侧滑过大问题,设计了最优控制与经典PID相结合的控制律结构.然后对选取的直升机典型状态进行了数字仿真.仿真结果表明,通过迭代线性矩阵不等式(ILMI)算法设计的协调转弯控制律,很好地消除了侧滑,取得了满意的控制效果.     

远程高空滑翔UUV的最优控制设计与仿真

针对远程高空滑翔UUV突防段飞行高度稳定控制问题,建立了远程高空滑翔UUV的数学模型,并运用连续系统线性二次型最优控制理论,设计了远程高空滑翔UUV控制系统的线性二次型调节器。最后利用Matlab仿真平台,分别采用线性二次型最优控制理论和传统PID方法对远程高空滑翔UUV的突防段进行仿真,结果表明,采用最优控制的远程高空滑翔UUV控制系统振荡次数明显减少,抗扰动能力强,为以后该理论在高空滑翔UUV上的实际应用,提供了理论依据和参考。     

基于MATLAB的单级倒立摆的LQR控制研究

以一级直线倒立摆为模型研究线性二次型指标的最优控制问题,并利用MATLAB强大的运算和仿真能力来设计LQR最优控制器系统。通过调整加权矩阵Q和R,使控制器的系统性能达到最优,并画出系统阶跃响应曲线。仿真结果表明该系统具较好的稳定性和快速性。     

基于二次型性能指标的混合动力汽车实时优化控制

为解决混合动力系统实时优化控制问题,本文提出了一种基于二次型性能指标最优的混合动力汽车功率分配优化方案.通过合理的假设和近似,建立了混合动力系统的线性模型,并利用二次型最优控制理论将混合动力最优控制问题转化为二次型最优调节问题进行求解,得到了一个结构简单的实时优化控制算法.5种道路工况下的仿真结果表明,本文提出的控制方法在未来道路工况未知的情况下能够实现混合动力系统的实时优化控制,且节油率与离线计算以燃油消耗最小为性能指标的全局最优控制的节油率相近.     

关于Hybrid线性二次最优控制问题

本文证明了文[3]所讨论的具有Hybrid指标的线性二次最优控制问题实际上可被归入 经典的线性二次最优控制问题,并且利用本文的方法还可把更一般的Hybrid线性二次最优 控制问题也归人经典的线性二次最优控制问题,从而可借助关于后者的现成的理论推出针对 前者的结论.     

旋臂式倒立摆的控制设计与仿真

针对旋臂式倒立摆的稳定控制问题,建立了二阶旋臂式倒立摆系统的数学模型,运用连续系统线性二次型最优控制理论,设计了旋臂式倒立摆控制系统的线性二次型调节器,使倒立摆系统在闭环状态下稳定。运用Matlab进行仿真,通过与传统的极点配置方法相比较,发现最优控制效果更好。     

约束随机线性二次最优控制的研究

本文研究线性终端状态约束下不定随机线性二次最优控制问题.首先利用Lagrange Multiplier 定理得到了存在最优线性状态反馈解的必要条件, 而在加强的条件下也得到了最优控制存在的充分条件. 从某种意义上讲, 以往关于无约束随机线性二次最优控制的一些结果可以看成本文主要定理的推论.     

周期时变线性系统的一般线性二次型最优控制

讨论周期时变线性系统的一般线性二次型最优控制问题, 即状态方程为非齐次方程且二次型性能指标包含线性项的一般情况. 给出了该问题可解的一系列充分必要条件, 同时给出了最优控制的解析构造以及最优性能指标值.     

遗传算法在受电弓主动控制器中的应用

为了提高高速列车的受流能力, 降低离网率, 本文以线性二次型最优控制为基础设计了受电弓的主动控制器. 针对线性二次型最优控制中权矩阵Q和R的取值问题, 采用遗传算法进行优化, 通过系统的动态性能指标计算出系统的目标函数并得到权矩阵的最优值, 解决了传统线性二次型最优控制中权矩阵由经验设计所带来的全局最优难实现的问题. 通过仿真分析不同时速下接触网的刚度变化和弓网之间接触压力的参数变化, 本文设计的主动控制器能够很好的减小和控制接触压力的波动, 提高了弓网系统的动态性能指标.     

线性采样系统二次型最优控制器的MATLAB实现

当被控对象具有较大滞后特性时通常运用采样控制方式进行控制,而线性二次型最优控制又以其综合性、灵活性和实用性受到重视和发展.MATLAB软件的Simulink模块可以快速方便地对控制系统进行建模和仿真.文中通过实例给出了完整的线性采样系统二次型最优控制器的设计过程,简述了连续系统离散化以及线性二次型最优控制器的基本原理、设计方法,并提出了一个Sirmulink环境下的仿真模型,通过得到的闭环系统的阶跃响应分析了参数变化对最优控制系统的影响.整个设计表明了运用Simulink对采样系统进行设计和分析是完全可行的.     

遗传算法和模糊控制的融合研究与设计

将遗传算法与模糊控制相结合，能达到取长补短的作用，一方面，模糊控制能够表达非线性和模糊性的系统知识；另一方面，通过遗传算法所拥有的高度并行，随机、全局搜索能力，使控制系统具有了学习能力，提出了先使用模糊逻辑的思想进行交叉概率和变异概率的整定，再利用模糊遗传算法对模糊子集进行了划分，可获得一个基于一定性能指标的次优或最优模糊控制器，又以二阶系统为例进行了计算机仿真，研究结果表明这种方法是有效的。     

基于强化学习的部分线性离散时间系统的最优输出调节

针对同时具有线性外部干扰与非线性不确定性下的离散时间部分线性系统的最优输出调节问题, 提出了仅利用在线数据的基于强化学习的数据驱动控制方法. 首先, 该问题可拆分为一个受约束的静态优化问题和一个动态规划问题, 第一个问题可以解出调节器方程的解. 第二个问题可以确定出控制器的最优反馈增益. 然后, 运用小增益定理证明了存在非线性不确定性离散时间部分线性系统的最优输出调节问题的稳定性. 针对传统的控制方法需要准确的系统模型参数用来解决这两个优化问题, 提出了一种数据驱动离线策略更新算法, 该算法仅使用在线数据找到动态规划问题的解. 然后, 基于动态规划问题的解, 利用在线数据为静态优化问题提供了最优解. 最后, 仿真结果验证了该方法的有效性.     

Optimal control of discrete-time linear fractional-order systems with multiplicative noise

A finite horizon linear quadratic (LQ) optimal control problem is studied for a class of discrete-time linear fractional systems (LFSs) affected by multiplicative, independent random perturbations. Based on the dynamic programming technique, two methods are proposed for solving this problem. The first one seems to be new and uses a linear, expanded-state model of the LFS. The LQ optimal control problem reduces to a similar one for stochastic linear systems and the solution is obtained by solving Riccati equations. The second method appeals to the principle of optimality and provides an algorithm for the computation of the optimal control and cost by using directly the fractional system. As expected, in both cases, the optimal control is a linear function in the state and can be computed by a computer program. A numerical example and comparative simulations of the optimal trajectory prove the effectiveness of the two methods. Some other simulations are obtained for different values of the fractional order.     

永磁同步电机调速系统的多维泰勒网逆控制

针对永磁同步电机(PMSM)的高性能控制问题,在充分考虑时变特性、不确定性以及测量噪声等随机因素的基础上,通过PMSM的逆系统将被控对象补偿成为具有线性传递关系的系统,提出一种基于改进自适应逆控制的控制方案.采用矢量控制的双闭环控制结构,将多维泰勒网逆控制方法引入速度环.首先,对PMSM数学模型的可逆性进行证明以解决非线性系统逆建模的存在性问题;然后,建立新颖的动态网络化控制器-----多维泰勒网(MTN),其具有结构简单、计算复杂度低的优点;最后,为了实现高精度的速度控制,将3个MTN分别作为实现系统建模的自适应模型辨识器、逆建模的自适应逆控制器和噪声干扰消除的非线性自适应滤波器,并将PMSM的动态响应控制和消除干扰的控制分为相对独立的过程进行,同时实现最优控制.仿真结果表明,所提出控制方案能够实现PMSM伺服系统精确的速度控制,具有良好的跟踪性能和较强的抗干扰能力.     

二阶动态滑模控制在磁悬浮控制系统中的应用

磁悬浮是典型的非线性、不稳定系统.为了实现其控制,本文采用了一种结合二阶滑模和动态滑模两种设计思想的二阶动态滑模控制器的设计方法,首先推导了磁悬浮系统的线性化状态空间模型;然后针对被控对象设计了二阶动态滑模控制器;最后与普通滑模控制器进行对比仿真试验.仿真结果表明,所设计的二阶动态滑模控制器在使小球快速稳定到达平衡点的同时,大大削弱了普通滑模控制器中存在的严重抖振现象.     

基于非线性状态依赖Riccati方程的直线倒立摆一致性控制

直线倒立摆作为一种典型的非线性系统,是一种经典的控制理论研究对象.本文将状态依赖的Riccati方程(SDRE)方法与极点配置方法结合,进行倒立摆非线性控制的研究.该方法与SDRE相比,不再需要实时计算Riccati方程,同时克服了线性最优控制(LQR),线性鲁棒(H∞)控制等控制域不足的问题,可实现几乎任意初始摆角的稳定控制,而且在稳定点附近保持与某期望的线性控制方法完全相同.实验表明了该控制方法的有效性和对扰动的鲁棒性.最后讨论了SDRE进行一致性起摆控制的硬件可行性,以及系统对于传感器零点漂移的鲁棒性.     

第二FM模型的两维离散状态时滞系统H∞控制

This paper is concerned with the problem of H∞ control for two-dimensional (2-D) discrete state delay systems described by the second Fornasini and Marchesini (FM) state-space model. A sufficient condition to have an H∞ noise attenuation for this 2-D system is given in terms of a certain linear matrix inequality (LMI). The optimal H∞ controller is obtained by solving a convex optimization problem. Finally, a simulation example is given to illustrate the effectiveness of the proposed result.     

磁导航AGV纠偏控制模型的研究与设计

针对轮式移动机器人循迹偏差问题,以差速驱动型AGV为研究对象,基于LQR(LinearQuadratic Regulator)线性二次型最优控制算法设计磁导航AGV纠偏控制器,控制AGV速度实现循迹跟踪。通过对磁导航AGV偏差建模,将决定AGV运行的驱动电机线性化,建立其状态空间模型,判别系统能控、能观性;同时用Matlab进行仿真设计,实验得到最佳Q、R完成最优控制器设计;通过Simulink设计基于LQR最优控制算法的AGV纠偏控制系统模型,并与传统PID控制算法进行对比分析表明,论文设计的基于LQR算法纠偏控制模型具有更好的收敛性和实时响应性。