基于U模型的Buck变换器控制器设计

为了提高Buck变换器控制系统的设计精度和效率,对Buck变换器非线性建模及控制器的设计进行了研究。结合U模型不损失NARMAX模型非线性特性且易于设计控制器的特点,提出了一个基于输入输出数据的NARMAX建模方法,根据模型的残差,进行了相关性检验以验证模型的有效性。通过将NARMAX模型转化为U模型并基于U模型设计了Buck变换器的极点配置控制器。仿真结果显示,基于U模型的Buck变换器极点配置控制器在调节时间和超调量控制上优于传统的PID控制器。     

基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法研究

针对一类非线性系统在持续扰动下的控制问题,设计基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法。首先,引入U模型方法进行被控对象建模,提高处理非线性系统的能力,结合自抗扰控制方法,设计基于U模型的改进自抗扰控制器。在非线性反馈环节引入模糊免疫方法实现非线性智能反馈,设计基于U模型的模糊免疫自抗扰控制系统。最后仿真实验表明：基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法在保持了基于U模型的自抗扰控制的简洁性和良好抗扰性能的基础上,简化了控制器参数调节过程,在持续未知扰动下的跟踪速度、精度都更优。     

基于U模型的非线性控制系统设计方法：十年发展综述

非线性系统的控制一直是具有挑战性的普遍问题,建立一个通用、易于控制器设计并具有高精度的非线性模型是解决控制系统设计的关键, U模型的起源正是基于这样的认识演变而来的。自U模型被提出以来,已为非线性控制系统设计开创了一个新的研究领域。为此,在总结十年来基于U模型的对象辨识、控制系统设计和鲁棒性研究的基础上,分析已进行的研究工作所具有的优势和所存在的问题,并提出了基于U模型的非线性系统分析和设计的进一步可能的研究方向。     

盾构机密封舱压力控制模型参数辨识

为了解决盾构机密封舱压力控制模型参数辨识问题,提出了基于神经网络的盾构机密封舱压力控制模型参数辨识方法。根据系统输出（密封舱压力）与系统输入（螺旋输送机转速）之间的关系,建立了串并联神经网络辨识器。数值仿真结果表明,该辨识方法对于观测噪声具有良好的鲁棒性。实验台实验结果验证了所提出的模型参数辨识方法的有效性,模型预测的密封舱压力能够较精确拟合密封舱压力观测值。     

混合动力汽车模型预测控制策略研究

针对传统混合动力汽车控制方法无法实现实时最优控制的问题,提出了基于简化混合动力汽车系统模型的预测控制智能优化策略.通过将3自由度的系统模型简化为1自由度的系统模型,并采用连续广义最小残量方法求解模型预测控制问题.运用MATLAB/Simulink与GT-POWER联合仿真平台进行仿真,实验结果验证了系统模型简化的有效性,以及所设计的模型预测控制算法大幅度提高混合动力汽车的燃油经济性的能力和实时控制性能.     

单周期控制的高功率因数整流器

为了实现高功率因数的整流,对三相电压型PWM（Pulse width Modulate）整流器的拓扑结构和控制方法进行了研究,以其为研究对象,重点在于对三相电压型PWM整流器单周期控制方式的研究。首先建立了三相PWM整流器的数学模型,根据单周期控制特点,设计了控制系统电路框图。然后基于MATLAB/SIMULINK软件平台,建立了基于单周期控制的三相电压型PWM整流器的仿真模型,进行系统验证。最后以DSP为核心设计系统的控制电路和检测电路。编写相应的DSP实现程序,并在DSP开发系统上进行调试。仿真和实验结果都表明单周期控制是一种有效的控制方法,实现了功率因数基本为1的目的。     

一类不确定非线性系统的鲁棒白适应控制

针对一类MIMO不确定非线性系统的输出跟踪问题,基于自适应反步法和滑模控制为其设计了鲁棒自适应控制器。模型包含3种不确定性：1）参数不确定性;2）输入增益的不确定性;3）代表系统未建模动态和干扰的不确定函数,该函数有界。以非完整移动机械臂的输出跟踪控制为目标,对其进行仿真实验,实验结果表明所提出的控制算法是正确有效的。     

基于模糊神经网络的通用模型自适应控制

自适应控制是一种提高系统鲁棒性的有效方法。模糊神经网络具有了模糊逻辑和神经网络两者的优点,结合模糊神经网络（Fuzzy Neural Network—FNN）自适应控制策略和通用模型控制（Common Model Control—CMC）方法,以此来实现被控对象的逆控制,提出了基于模糊神经网络的通用模型自适应控制（FNNC—CMAC）。此控制方法参考轨迹是一条典型二阶曲线,仿真结果验证了鲁棒性,与基于模糊神经网络的通用模型控制及基于模糊逻辑的通用模型自适应控制相比,其控制性能更好。     

一种多模型融合的仿猎豹四足机器人复杂运动控制方法

针对具有2自由度主动脊柱关节的仿猎豹四足机器人,基于任务分解思想和生物神经系统机理,提出多模型融合的控制方法。该方法以弹簧负载倒立摆模型实现单腿跳跃控制,通过中枢模式发生器（CPG）实现4条腿之间以及脊柱―腿之间的协调控制,利用虚拟模型控制实现机器人与环境交互,采用基于CPG输出的有限状态机来融合3个控制模型,构建仿猎豹四足机器人的多模型分层运动控制器。参考猎豹脊柱运动特征,设计了机器人脊柱关节运动模式,给出脊柱与腿的协调控制策略。最后,在Webots仿真环境中搭建了仿猎豹四足机器人虚拟样机,实现了不同步态下的脊柱―腿的协调控制、在崎岖地形上稳定奔跑,以及平滑的对角―疾驰―对角步态转换,仿真结果验证了所提出的多模型融合的四足机器人运动控制方法的有效性。     

基于精确线性化的MIMO双线性系统预测函数控制

针对典型多输入多输出双线性系统, 提出了基于非线性过程精确反馈解耦线性化的预测函数控制方法这是一种分层的控制策略, 首先设计一个静态的非线性状态反馈, 使得闭环系统是输入输出解耦和线性的;然后设计一组单输入单输出预测函数控制器, 下层为上层预测函数控制提供一组单输入单输出模型, 而上层预测函数控制以其固有的鲁棒性来补偿参数变化和解耦线性化的近似性, 并以纸机加压网前箱为例进行了仿真实验, 结果是令人满意的.     

Global output regulation for strict‐feedback nonlinear systems with mismatched nonvanishing disturbances

This paper concerns the problem of global output regulation for a class of strict‐feedback nonlinear systems subject to mismatched nonvanishing disturbances. A composite control scheme is developed using a nonlinear disturbance observer‐based control approach. A novel idea is that the disturbance estimation is introduced into the design of virtual control laws in each step. Global stability analysis for the closed‐loop system is presented by the direct Lyapunov function method. It is shown that the system output asymptotically converges to zero in the presence of mismatched nonvanishing disturbances without the requirement of solving any partial differential equations involved with the traditional output regulation theory. An application design example of a single‐machine infinite‐bus system with static var compensator is presented with simulation results to demonstrate the effectiveness of the proposed method. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Development Of Cvt Control System And Its Use For Fuel‐Efficient Operation Of Engine

Continuously variable transmission (CVT) provides an automobile with the ability to change the gear ratio continuously, which can then improve not only ride quality such as acceleration performance but also fuel‐efficiency. However, to take advantage of the ability, a control system that can precisely control the gear ratio is required. This paper proposes such a control system for a belt‐driven CVT system. For controller design, first the CVT system is modeled by analytical and experimental approaches. The resultant static and dynamic characteristics provide a nonlinear first‐order model with an uncertain time constant and time delay. The nonlinear steady‐state gain is adjusted to one by a gain‐scheduled pre‐compensator. Thereby the plant model becomes a linear first‐order lag system with a dead time. The next step is controller design using the plant model. To guarantee stability and control performance against the parameter variation and time delay, the μ‐synthesis, a robust control method, is employed for feedback control. In addition, a feedforward controller is incorporated into the feedback control system to obtain better output response. The feedforward controller is given by a combination of the inverse system of the plant and a reference model that gives desired output response. As a result, the control system becomes a two‐degree‐of‐freedom control system. To evaluate the performance of the control system and its effectiveness on the fuel‐efficiency, computer simulation and driving tests were conducted. The simulation and experiment results prove that the proposed control system can make the gear ratio track a reference output quickly and precisely in the presence of the uncertainties. The results also show that the control system improves fuel‐efficiency by changing the gear ratio so that the engine torque and its revolution speed can satisfy optimum‐efficiency operating condition.     

基于故障诊断观测器的输出反馈容错控制设计

针对自适应故障诊断观测器需要误差系统满足苛刻的严格正实条件(Strictly positive real, SPR)和难于处理输出存在扰动的不确定性系统等问题, 提出了一种新型的增广故障诊断观测器的设计方法, 不仅显著地拓宽了自适应故障诊断观测器的适用范围, 而且其具有处理系统扰动的良好性能. 在故障估计的基础上, 提出了动态输出反馈容错控制的设计方法, 避免了基于观测器的状态反馈容错控制的设计难点. 同时, 故障诊断观测器和输出反馈容错控制是分开设计的, 并且又考虑了各自的性能, 简化了设计过程. 最后, 通过仿真实验验证了所提方法的有效性.     

具有尾缘襟翼风力机的恒功率反步法控制

尾缘襟翼风力机控制技术在大型风力机领域具有巨大的应用潜力.本文首先基于修正的叶素动量方法建立了具有可变尾缘襟翼的风力机气动模型.针对襟翼风力机的非线性模型,采用反步法设计了非线性控制器,保证系统的控制量和状态变量全局有界,并且风机的输出功率可以收敛到额定功率的一个小邻域内.此外,控制器设计过程中没有将实时风速信息纳入反馈系统,因而降低了工程实施的难度.最后针对12 m/s～15 m/s的阶跃风、基于四分量模型模拟的风载扰动、执行机构受到外部扰动以及总转动惯量具有10%不确定性的工况进行了仿真,仿真结果表明所设计的控制器能有效地稳定风力发电系统的输出功率,控制系统具有较强的鲁棒性.     

Optimal Terminal Iterative Learning Control for the Automatic Train Stop System

The train stop control is a typical set‐point control task, where only the final state (i.e., the terminal train stop position) is of concern and specified. For such a control problem, an optimal terminal iterative learning control (TILC) approach is presented in this paper, where the stopping position and initial braking speed are chosen as the terminal system output and the control input, respectively. The controller design only depends on the measured input/output (I/O) data without requiring any modeling information of the train operation system, and the learning gain is updated by the system I/O data iteratively to accommodate the system uncertainties. The monotonic convergence of the terminal tracking error is guaranteed by rigorous mathematical analysis. Extensive simulation results are provided to show the applicability and effectiveness of the proposed approach.     

一类高次随机非线性系统的自适应动态面控制

针对一类含非线性参数高次随机非线性系统的输出跟踪控制问题,基于自适应增加幂次积分方法,利用参数分离技术和动态面技术,给出了一种自适应光滑状态反馈控制器设计方法。利用Sigmoid函数设计参数自适应律,保证了其导数连续。将低通滤波器引入控制器设计过程,避免了“微分爆炸”现象。通过构造适当形式的控制Lyapunov函数进行稳定性分析,证明了系统输出能被依概率地调节至参考信号的邻域范围。仿真结果验证了所提控制器设计方案的有效性。     

Sliding mode control for an aerodynamic missile based on backstepping design

In order to solve the mismatched uncertainties of a class of nonlinear systems,a control method of sliding mode control (SMC) based on the backstepping design is proposed. It introduces SMC in to the last step of backstepping design to modify the backstepping algorithm. This combination not only enables the generalization of the backstepping design to be applied to more general nonlinear systems, but also makes the SMC method become effective in solving the mismatched uncertainties. The SMC based on the backstepping design is applied to the flight control system design of an aerodynamic missile. The control system is researched through simulation. The simulation results show the effectiveness of the proposed control method.     

一类不规则损失输出数据系统的自校正PID控制算法

针对输出误差模型描述的不规则损失输出数据系统,提出一种自校正PID控制算法.首先结合辅助模型辨识思想和最小二乘原理设计参数估计器,在线估计系统参数,并设计一个损失输出估计器来估算采样间损失输出,使控制系统得到一个具有与期望输出相同采样周期的反馈信号;再根据系统参数的估计值实时调整自校正PID控制器参数,使系统实际输出跟...     

Sliding mode cont rol f or an aerodynamic missile based on backstepping design

In order to solve the mismatched uncertainties of a class of nonlinear systems ,a control method of sliding mode control (SMC) based on the backstepping design is proposed. It introduces SMC in to the last step of backstepping design to modify the backstepping algorithm. This combination not only enables the generalization of the backstepping design to be applied to more general nonlinear systems ,but also makes the SMC method become effective in solving the mismatched uncertainties. The SMC based on the backstepping design is applied to the flight control system design of an aerodynamic missile. The control system is researched through simulation. The simulation results show the effectiveness of the proposed control method.     

一类非线性离散系统自适应准滑模控制

针对一般非线性离散时间系统的不确定性和扰动抑制问题, 提出一种新的自适应准滑模控制算法. 算法包括两部分, 其一是基于紧格式动态线性化模型的自适应准滑模控制器设计, 其中动态线性化方法中“伪偏导数”的估计算法仅依赖于系统I/O 实时量测值. 其二是采用径向基神经网络估计器来估计系统的综合不确定性. 理论分析证明了系统的BIBO稳定性. 仿真结果验证了所提算法的有效性.