网络控制系统稳定性分析和控制方法

随着大规模集成电路技术的提高,网络通讯技术的成熟及对大规模系统和远程式控制系统的需要,网络控制系统越来越受到人们的青睐。网络控制系统具有高的性价比和很大的灵活性,因此它逐渐被应用于工业控制中。在网络控制系统中不可避免地存在网络时延,它降低系统的性能或使系统变得不稳定,要设计控制器使系统具有期望的性能,是一件具有挑战性和吸引力的工作。为了给初步进入网络控制系统研究的人员提供一些必要的知识,分析了网络控制系统的结构、原理,网络控制系统中延时的来源及近年来有关网络控制系统的一些控制和稳定性分析方法。     

一类网络控制系统的稳定性设计

针对一类具有等式约束的网络控制系统控制器、采样周期以及最大允许延迟时间的设计问题,采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法,推导出了该网络控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,通过建立并求解一个凸优化问题,得到网络控制系统的最大允许传输间隔以及此时的控制器,进而利用最大允许传输间隔,对采样周期进行设计并获得系统的最大允许延迟时间.通过给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.     

内模控制系统的鲁棒机理分析

内模控制是近十几年发展起来的一种新型控制方法,分析它的鲁棒机理对于工程应用和理论研究具有重要的意义,从IMC结构分析入手揭示了内模控制的本质,并在此基础上从鲁棒稳定性和鲁棒性能两个方面分析其鲁棒机理。     

基于网络的电机远程控制系统内模控制器设计

针对基于网络的远程控制系统中存在的信号传输时间延迟问题,设计了基于内模原理的控制器,对因网络时延导致的系统性能下降进行补偿。并且,对加入内模控制器后的闭环系统性能进行了分析。内模控制器克服了其它控制器必须依赖电机精确模型的缺点,保证了系统具有良好的稳定性和鲁棒性。仿真示例验证了内模控制方法的有效性。     

长延时网络控制系统动态矩阵控制研究

在实际工程系统中,采样频率的选择取决于系统中信号的最高频率,网络传输延时取决于网络本身的传输特性。由此可见,网络传输延时不一定小于一个采样周期,但在网络控制有关的论文中往往假定网络延时小于一个采样周期。本文针对这种不合理的设定,提出了一种新型的长延时预测控制算法。首先对一类长延时网络控制系统进行了建模;接着利用动态矩阵控制原理导出了长延时网络控制系统的预测控制律。最后给出了仿真实验,结果表明在对一类长延时网络系统的控制中,提出算法的合理性和有效性。     

电厂过热汽温神经网络内模控制系统的仿真研究

基于BP神经网络和内模控制理论,研究了过热汽温自校正内模控制系统的设计,详细介绍了控制算法及实现过程,并对该方法进行了仿真验证.结果表明,用这种方法建立的过热汽温控制系统具有较好的控制品质和较强的自适应能力.     

火电机组主蒸汽温度内模控制系统设计

针对火电厂主蒸汽温度对象高阶大惯性的特性,采用内模控制系统结构,使控制系统具有更好的性能。给出了一种内模控制系统结构及参数设计方法。仿真结果表明,该方法设计的系统具有较好的动态调节特性及稳定性。     

内模随动控制在电厂脱硝控制系统中的应用

根据电厂锅炉烟气氮氧化物(NO_x)的控制特点,辨识出锅炉烟气NO_x被控对象的数学模型,设计应用SCR脱硝内模随动控制系统并应用在OC6000e分散控制系统组态中。实践应用表明SCR脱硝内模随动控制系统具有良好的抗扰能力及对象时变适应性。     

可调速双馈水轮发电机组控制系统的稳定性分析

为了研究可调速双馈水轮发电系统静态稳定性和控制器反馈系数之间的关系，该文针对变速恒频双馈发电机运行特点和水轮机导叶开度调节结构，首先推导了具有刚性水锤效应的可调速双馈水轮发电机组的数学模型。其次，结合基于动态同步轴系下的双馈发电机双通道励磁控制策略以及有功功率参与反馈控制的水轮机调节系统模型，建立了以有功、无功和转差率为系统调节变量的闭环控制系统的状态方程。最后，利用李雅普诺夫函数概念和方法得到了闭环控制系统具有大域渐近稳定性的充分条件。分析结果表明，可调速双馈水轮发电机组的静态稳定性与控制器的反馈系数密切相关。     

异步电机电流内模解耦控制系统分析与仿真

在同步速d-q坐标系下异步感应电机动态模型和解耦控制原理的基础上引入了内模控制方法,详细设计了基于转子磁链定向和内模控制的定子电流调节器。为了计及实际系统中异步感应电机磁场会随着电机负载(转矩)变化而呈不同程度的饱和以致电机参数的非线性,分析了电流内模控制器对这种非线性参数的鲁棒性,建立了整个异步感应电机矢量控制仿真系统,并分别对忽略磁路饱和和考虑磁路饱和两种情况下的系统进行了仿真分析。结果表明电流内模控制调节器在模型匹配和失配下均能提供良好的转矩动和静态解耦效果。     

Dahlin算法和内模控制之间的关系研究

给出了Dahlin控制器和内模控制的设计过程,推导出Dahlin算法和内模控制的等价关系,指出Dahlin算法是内模控制在模型参数匹配时的特殊情况。该结论说明可以利用内模控制的一些方法来分析Dahlin控制系统。     

基于神经网络广义逆的两电机变频系统内模控制

针对非线性强耦合的两电机变频系统,先利用动态BP神经网络逼近原系统的广义逆系统,然后再对复合后的伪线性系统提出了基于广义逆系统的内模控制方法,证明了闭环系统的鲁棒稳定性。最后基于S7?300PLC的平台,对系统设计做了相关的试验研究。结果表明,神经网络广义逆系统方法,不但能够很好地实现系统的解耦,而且还可以使伪线性化后的子系统开环稳定,引入的内模控制,又保证了系统的控制性能。     

改进的大纯滞后过程的内模控制器研究

常规内模控制器具有克服时滞的优点,但是当被控对象与模型严重失配情况下,常规内模控制器的控制往往难以达到满意的效果.针对具有此种情况的大纯滞后工业过程,提出了一种将内模控制与双口控制相结合的改进的内模控制器设计方法.这种结构包含两个独立的控制器,适当设计两个控制器可取得比常规内模控制更好的控制效果[1].仿真研究表明该控制器在动态性能、静态性能、鲁棒性及抗干扰性等方面具有很好的控制品质.     

广义内模预测控制在非最小相位系统中的应用

对广义内模预测控制做了简单的介绍,并针对水轮机调节系统的非最小相位特性,进行大量仿真试验。结果表明,非最小相位系统的广义内模预测控制具有许多优点,如:响应速度快,实际应用时计算量小,鲁棒性强特点,特别是对模型的失配具有较大优势。     

网络控制系统的有界输入保性能控制及仿真

针对网络控制系统中存在的数据传输时延，以及由被控对象和控制器之间的不同步给系统所带来的稳定性问题，提出了鲁棒保性能控制器设计方案。将网络系统中的时延的不确定，转化为系统状态方程参数矩阵的不确定；根据实际系统中对控制器输出信号的幅值约束的要求，设计了状态反馈控制律，对导出的闭环网络控制系统应用Lyapunov稳定性理论进行稳定性分析，给出了使系统稳定的充分条件；通过求解线性矩阵不等式得到反馈增益矩阵和系统性能指标上界值。将鲁棒保性能控制器设计方案应用于直流电机系统中，仿真结果验证了所提方案的正确性。与补偿策略的比较，进一步说明了所提控制策略的有效性。     

网络控制系统的自适应预测控制

研究了具有网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统中的自适应预测控制问题.考虑传感器与控制器、控制器与执行器间皆有时延和数据包丢失,充分利用网络传输数据包的容量,提出一种方案,在控制器节点获得被控对象的输入输出数据以在线辨识对象模型参数,并利用辨识模型设计预测控制器,给出了算法的推导过程和时延及数据包丢失的补偿方法.校园...     

基于内模控制的永磁直线同步电动机速度控制

基于内模控制原理,在建立永磁直线同步电动机(PMLSM)非参数模型基础上,设计了PMLSM内模控制器.通过理论分析和仿真确定了决定内模控制器性能的参数取值范围,并进行了实验验证.结果表明,PMLSM内模控制系统跟踪调节性能好、鲁棒性强,能消除不可测干扰的影响.     

电力系统大范围时滞稳定域求解方法

在进行电力系统广域保护和控制时,确定系统大范围时滞稳定域及其边界规律意义重大.文中给出一种求解电力系统大范围时滞稳定域的有效方法:首先利用参数变换技术,将大范围时滞稳定域边界的求解,转换为对有限参数空间的搜索和平移过程,大大减少了时滞稳定域边界的计算量;进一步,利用四点插值法,通过对稳定域边界上临界点实施微扰以确定稳定域的构成和边界性质;最后,利用典型时滞系统和WSCC 3机9节点等系统验证了所述方法的有效性.