管式聚合反应器温度分布的动态建模与广义PI控制

针对阳离子聚合反应器的温度分布建模与控制问题,提出了一种基于B样条神经网络的广义PI控制方法.首先采用B样条复合网络建立分布函数的动态和静态模型,并基于该模型,将分布函数的跟踪问题等效为动态权值向量的时间域跟踪问题.最后给出一种新型的广义PI控制方法,实现对给定温度分布的跟踪控制.同时,为了更好地抑制未知干扰、参数摄动以及模型不匹配等问题,模型权值状态、模型输出与实测温度分布所对应的权值误差都被引入到反馈控制回路,因此能够大大增强系统的鲁棒性与抗干扰能力.仿真结果表明该方法的可行性.     

随机系统输出分布的建模、控制与应用

介绍近年来新发展的随机分布控制的基本思想、建模、控制和应用。讨论了线性、平方根和有理3种B样条模型表示形式，将概率密度函数模型转化为权向量模型。以线性B样条模型为例介绍了控制器设计的一般原理。对离散线性动态系统，输出概率密度函数和输入之间存在一个简单的回归模型，采用二次型瞬间性能指标，可以得到控制量的最优闭环结构。结合造纸、化工、粮食加工和燃烧过程，讨论了方法的应用前景及如何获取概率密度函数这一关键问题。     

纯滞后过程控制算法的研究

介绍了工业过程控制中PI控制算法、Smith预估控制算法和采样PI控制算法。给出了采样PI控制算法及控制原理，分析了控制器参数对控制性能的影响，给出了控制器参数选择的方法。并利用：Matlab选取典型一阶纯滞后对象，在控制对象纯滞后时间和增益改变时进行了动态仿真。仿真结果表明，采样PI控制和Smith预估控制具有较强的鲁棒性，而且算法简单、容易实现．所以更适用具有纯滞后的工业过程控制。     

基于B样条整体最小二乘的非线性多功能传感器信号重构方法

提出一种基于B样条整体最小二乘(Total least squares,TLS)的非线性多功能传感器信号重构新方法.该方法利用B样条基函数直接构建描述多功能传感器传递函数反函数的张量积B样条曲面;采用TLS求解超定方程组以获得稳定的控制系数估计.以二输入二输出多功能传感器模型为实验对象,在两种非线性情况下对多功能传感器的输入信号进行了重构,重构相对误差分别为0.162％和1.043％,并与常用重构方法进行了对比分析.理论和实验表明,B样条TLS重构方法对非线性多功能传感器传递函数的反函数具有良好的逼近性能,在信号重构中表现出较好的有效性.     

基于离散系统的滑模变结构PI调节器

本文采用离散滑模变结构控制方案，提出了一种新型PI调节器设计方案，给出了离散滑模变结构PI调节器滑模存在条件及调节器设计方案。理论分析和仿真结果表明，该调节器使对象具有良好的鲁棒性和性能指标，能消除持续恒定干扰造成的静态偏差。控制器输出切换极小，为快速的运动控制提供了一种新方案。     

新型自适应模型算法控制算式

本文分析了模型算法控制输出预报存在的问题,提出一种精度高、收敛性好的输出自适应预报方法,给出了具有良好自适应功能和稳定性的自适应模型算法控制算式。文中对新型预报和控制算式进行了仿真验证,获得了满意的结果。     

带测地线的NURBS曲面束的逆向设计

曲线曲面的NURBS表示适用于主流及普遍的CAD系统.对于给定的一条非均匀B样条曲线,文中设计了以其为公共测地线的曲面束,并给出一种NURBS表示的显式表达式及全套算法.首先利用离散B样条的性质以及B样条的求导公式得到满足已知条件的参数曲面束表示;其次利用度量函数的任选性,推导出3个度量函数与已知曲线的Frenet标架的乘积的B样条表示;进一步,在度量函数的因子式中预先设置好准有理B样条表示的一系列权因子,因势利导地给出了曲面束的一族参数,可方便地实现对所需曲面的修改.通过实例验证了文中算法的有效性和可行性.     

开放均匀B样条曲线反算的一种通用算法

已知型值点反求控制多边形在计算机辅助几何设计(CAGD)等领域的实际应用中经常涉及,开放均匀B样条曲线的反算过程相对复杂.基于此,提出了一种通用的反算算法,并以三次样条曲线为例,分析了开放均匀B样条曲线反算的过程,详细给出了B样条基函数、反算矩阵,并求出了控制顶点,解决了开放均匀B样条曲线拟合中的反算问题.     

局部调整插值点的三次样条曲线表示

给出了带局部形状参数的三次样条曲线生成方法．所给方法以Hermite型插值曲线和非均匀三次B样条曲线为特殊情形，将插值于控制点的曲线和逼近于控制多边形的非均匀B样条曲线统一起来．一个形状参数只影响两条曲线段，曲线表达式保持了三次Bezier曲线表达式的简单结构．改变形状参数的值或调整Bezier控制点，可以局部调整曲线的形状．基于所给样条曲线，给出了带局部形状参数的双三次样条曲面．     

三相PWM整流器基于电容能量的电压控制策略

三相电压型PWM整流器广泛采用在d-q同步坐标系的双闭环控制,即内环控制输入电流,外环控制输出电压。在这种控制方式中,电压外环通常采用线性PI控制。由于整流器输出电压与有功电流之间是非线性关系,线性PI控制不能反映整流器的非线性本质,使系统的控制性能受到限制。通过对整流器电压方程进行深入的分析,提出了一种以电容能量作为变量的新型电压控制策略,使得电压的控制实现了线性化,提高了输出电压的动态响应性能。仿真结果验证了提出方法的有效性,具有一定的实际应用价值。     

Control of ball mill grinding circuit using model predictive control scheme

Ball mill grinding circuits are essentially multivariable systems with high interaction among process variables. Traditionally grinding circuits are controlled by detuned multi-loop PI controllers that minimize the effect of interaction among the control loops. Detuned controllers generally become sluggish and a close control of the circuit is not possible. Model Predictive Controllers (MPC) can handle such highly interacting multivariable systems efficiently due to its coordinated approach. Moreover, MPC schemes can handle input and output constraints more explicitly and operation of the circuits close to their optimum operating conditions is possible. Control studies on a laboratory ball mill grinding circuit are carried out by simulation with detuned multi-loop PI controllers, unconstrained and constrained model predictive controllers and their performances are compared.     

汽温系统的一种稳定预测控制方法设计

预测控制的最主要特征是滚动优化,该文深入分析了预测控制原有的滚动优化策略,提出了一种简化的预测控制方案,给出了算法步骤,并基于李亚谱诺夫稳定性理论对简化的控制算法进行了稳定性分析与设计.通过仿真研究在对单变量系统进行控制效果分析的基础上将其应用于200MW机组带汽-汽换热器的多变量汽温系统,结果表明,该方法具有算法简单,运算量小,运算速度快,控制量变化柔和,鲁棒性好的特点,尤其适用于复杂系统的控制,具有良好的应用前景,是对预测控制算法简化的一种有益的尝试.     

基于约束优化的B样条曲线形状修改

B样条曲线广泛应用于计算机辅助几何设计(CAGD),并且与Bézier曲线等其它著名曲线相比,在形状设计方面有其更独特的性质。对曲线的设计和形状的修改是一个重要的课题,也是计算机图形学、CAD/CAM和数控技术领域最重要的研究主题之一。论文运用约束优化的方法,修改均匀B-样条的控制点,使B样条曲线通过调整的控制点,使修改前后曲线的距离范数达到最小,并给出相应的实例说明算法的有效性。     

Constrained PID tracking control for output PDFs of non‐gaussian stochastic system based on LMIs

This paper presents a new PID tracking control strategy for general non‐Gaussian stochastic systems based on a square root B‐spline model for the output probability density functions (PDFs). Using the B‐spline expansion with modeling errors and the nonlinear weight model with exogenous disturbances, the PDF tracking is transformed to a constrained dynamical tracking control problem for weight vectors. Instead of the non‐convex design algorithms, the generalized PID controller structure and the improved convex linear matrix inequality (LMI) algorithms are proposed to fulfil the PDF tracking problem. Meanwhile, in order to enhance robustness, the robust peak‐to‐peak measure is applied to optimize the tracking performance. Copyright © 2009 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

Control of industrial gas phase propylene polymerization in fluidized bed reactors

The control of a gas phase propylene polymerization model in a fluidized bed reactor was studied, where the rigorous two phase dynamic model takes into account the polymerization reactions occurring in the bubble and emulsion phases. Due to the nonlinearity of the process, the employment of an advanced control scheme for efficient regulation of the process variables is justified. In this case, the Adaptive Predictive Model-Based Control (APMBC) strategy (an integration of the Recursive Least Squares algorithm, RLS and the Generalized Predictive Control algorithm, GPC) was employed to control the polypropylene production rate and emulsion phase temperature by manipulating the catalyst feed rate and reactor cooling water flow, respectively. Closed loop simulations revealed the superiority of the APMBC in setpoint tracking as compared to the conventional PI controllers tuned using the Internal Model Control (IMC) method and the standard Ziegler–Nichols (Z–N) method. Moreover, the APMBC was able to efficiently arrest the effects of superficial gas velocity, hydrogen concentration and monomer concentration on the process variables, thus exhibiting excellent regulatory control properties.     

Generalized discrete-time PI control of output PDFs using square root B-spline expansion

A new control approach is proposed for the probability density function (PDF) control of non-Gaussian stochastic systems using PI controllers. Using the square root output PDF model and the weight dynamics, the PDF tracking is transformed to a constrained dynamical tracking control problem for weight dynamics, where LMI techniques are used to design a generalized PI controller such that stability, state constraints and tracking performances can be guaranteed simultaneously.     

Feedback Linearization Based Distributed Model Predictive Control for Secondary Control of Islanded Microgrid

In this paper, a distributed Model Predictive Control (DMPC) is proposed for the secondary voltage and frequency control of islanded microgrid, where each distributed generator (DG) is controlled by a Model Predictive Control (MPC) in the secondary control layer, individually. With considering the nonlinear dynamics of DG with primary control, input‐output feedback schemes are developed for voltage and frequency control separately. Then, all MPCs use the local and neighboring nodes information to solve the optimization problem instead of communicating with a central controller. In this way, the control of the whole system is fully distributed, which allows for a plug‐and‐play. The convergence and stability analysis of the overall closed‐loop system are provided. The simulation result shows the effectiveness of the proposed method.     

自适应鲁棒最优PI控制器

提出一种具有鲁棒性能的自适应最优PI控制器, 它首先基于控制回路在正常运行操作中产生的过程输入和输出信号, 通过信号分解和频域分析在线辨识出过程对象在重要频率点的频率特性, 然后计算出可同时满足鲁棒性能指标λ和最小负载扰动特性的最优PI控制器参数, 同时控制性能可以很方便地根据实际需要通过改变鲁棒性能指标λ来调节. PI控制器的自适应过程不需要过程对象和控制器的任何先验知识, 也不需要中断控制回路的正常运行, 仿真实验表明了自适应控制器的有效性和可行性.     

一种B样条表面插值控制点的缩减方法

研究了从给定节点向量中选择节点进行B样条曲线插值的方法，并将此方法应用到行数据点不相同的B样条曲面插值，得到了一个通过对行节点矢量调整传递的曲面插值方法，理论分析和实验表明该方法可大量减少曲面控制点的数目．     

B样条曲线曲面GC2扩展

提出了一个扩展B样条曲线曲面的新方法,扩展B样条曲线曲面的关键是为新增加的点确定节点值,新方法的基本思想是：首先,B样条曲线和扩展部分在连接点处满足GC^2连续,用能量极小化方法确定扩展部分的曲线形状,通过对曲线重新参数化使两部分曲线满足C^2连续,进而确定新增加点的节点值,新B样条曲线的控制点由一个显式递推公式计算,原B样条曲线和扩展后的部分合在一起形成一条新的B样条曲线,新的B样条曲线满足原B样条曲线和扩展的点,文章还讨论了运用该方法进行B样条曲面扩展,且以实例对新方法与其它方法进行了比较,结果表明新方法的光顺性得到了明显改善,曲率变化更平坦,且有较小的旋转数指标。