具有时滞的积分和不稳定对象的鲁棒控制

针对含时滞的积分和不稳定对象提出了一种新颖的两自由度控制结构,首先用一个比例控制器镇定给定值响应,然后基于鲁棒H₂最优性能指标设计给定值跟踪控制器.根据实际运行抗干扰要求,在对象输入和输出端之间设计负载扰动抑制闭环,利用扰动观测器抑制负载干扰信号,通过提出期望的闭环余灵敏度函数来确定扰动观测器,同时给出了扰动抑制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.最后通过仿真实例验证了该方法相对于近期其它方法的优越性.     

光电跟踪系统视轴稳定的鲁棒内模控制器设计

针对运动平台上光电跟踪系统既要抑制平台扰动对视轴稳定的影响,又必须对建模误差具有很强的鲁棒性的特点,设计了稳定平台改进鲁棒性的内模控制器。通过在内模控制基础上添加一局部反馈回路构成鲁棒内模控制,并详细分析了鲁棒内模控制对系统建模误差和外界扰动的鲁棒性。仿真和实验结果显示,与采用PI控制相比,鲁棒内模控制在很宽频段范围内提高了系统对扰动的抑制能力,28 Hz以内都有10 dB以上的提高。     

含结构扰动的状态空间模型的鲁棒性分析

本文研究了具有结构扰动系统的鲁棒性，根据系统频域的临界条件么及扰动系统的结构信息给出了一个判定系统稳定的充分必要条件，并利用此结果提出了一种确定系统鲁棒稳定上界的方法，与现有的方法相比，本文方法可得保守性小的鲁棒稳定上界。     

遥感卫星相机电子学系统鲁棒控制研究

研究遥感卫星相机电子学系统调制传递函数(MTF)鲁棒性问题。由于外部干扰信号和系统内部摄动影响在轨自主遥感卫星相机电子学系统稳定性,导致系统不稳定且MTF幅值下降,影响成像性能。针对相机电子学系统MTF的鲁棒性问题,根据Youla参数化理论和混合灵敏度干扰抑制方法进行了鲁棒H∞输出反馈控制器的设计。控制器保证了在外部幅值有限的扰动信号和内部摄动共同作用下相机电子学系统的稳定性,并在一定程度上提升MTF的幅值。在MATLAB环境下进行闭环系统性能仿真,结果证明控制器具有良好的干扰抑制能力和鲁棒性,为控制系统设计提供科学依据。     

化工不稳定时滞过程鲁棒控制的解析设计

针对化工不稳定时滞过程,提出一种两自由度控制结构.首先基于鲁棒H2最优性能指标,设计给定值跟踪控制器;然后根据系统稳态运行时的抗负载干扰要求,在过程输入与输出端之间设计控制闭环,利用其反馈通道上的扰动观测器抑制负载干扰,通过提出期望的闭环余灵敏度函数的方法,反向确定扰动观测器,同时给出了该控制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.仿真实例验证了该控制结构的优越性.     

有界扰动系统高效鲁棒预测控制器设计

具有有界扰动的有约束线性系统是一类常见的不确定系统. 针对此类系统, 本文借鉴扰动不变集方法, 通过离线设计两个椭圆不变集以降低以往设计的保守性, 进而提出一种有界扰动系统的高效鲁棒预测控制器(SD–ERPC)的设计方法. 该方法能够较好地处理扰动对系统的影响, 在减小控制器在线计算量的同时, 扩大原ERPC设计的初始可行域, 且具有较好的控制性能. 文中给出了SD–ERPC控制器可行性和鲁棒稳定性的理论证明,并通过仿真算例验证了该控制器的有效性.     

D鲁棒稳定控制器的设计

本文提出了一种Ｄ鲁棒稳定控制器的设计方法。采用逐次迭代的方式，每次只针对一个确定的“关键对象”进行设计。因此，各种经典的设计方法都可以采用。每次设计出一个控制器后，就用本文提出的方法确定下次设计的关键对象，直到不再有关键对象存在。这样，就能保证只针对尽可能少的对象进行设计。     

自抗扰控制器稳定域与鲁棒稳定域计算及工程应用

为提高自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)技术在工程应用中的整定效率和降低参数整定带来的可能风险,本文从工程实际应用出发,提出了一种基于D–分割法的n阶ADRC参数稳定域的求解方法和基于Ms约束的鲁棒稳定域求解方法,并给出了各自的计算步骤.通过数字仿真和水箱实验台实验验证了计算方法的有效性.基于上述工作,将基于该方法整定的ADRC应用于实际火电机组二次风控制系统中,获得比原有比例–积分(proportional-integral, PI)控制器在大负荷变化范围内具有更快响应速度和更强鲁棒性的效果,这为ADRC的大规模工业化应用提供了一种简单有效的参数稳定域和鲁棒稳定域的计算方法,具有实际的工程意义.     

基于鲁棒模糊控制理论的BTT导弹动态逆控制

将模糊控制理论应用于BTT导弹动态逆系统控制中,设计了BTT导弹控制系统鲁棒模糊控制器.首先应用动态逆系统方法设计BTT导弹控制器,然后用参数化线性模糊逻辑系统逼近动态逆控制器中的不确定项,并设计了自适应律以调整参数的变化,最后根据Lyapunov稳定性定理,证明了所提出的方法能保证BTT导弹控制系统是渐近稳定的,系统的跟踪误差将收敛到零.仿真结果表明,设计的控制器,对参数和外界扰动等不确定因素具有较强的鲁棒性和自适应性.     

一类不确定参数系统鲁棒稳定界的解析分析与应用

研究一类具有不确定参数系统鲁棒性稳定界的解析分析方法.在定义了鲁棒稳定界的基础上,证明了鲁棒稳定界只与标称系统的最小特征值有关.利用这一结论不仅可以方便地分析多项式的稳定性,而且可以根据系统的不确定性设计闭环控制系统的期望极点,并进行极点配置.     

Robust Stability Analysis of Smith Predictor Based Interval Fractional-Order Control Systems: A Case Study in Level Control Process

The robust stability study of the classic Smith predictor-based control system for uncertain fractional-order plants with interval time delays and interval coefficients is the emphasis of this work.Interval uncertainties are a type of parametric uncertainties that cannot be avoided when modeling real-world plants.Also,in the considered Smith predictor control structure it is supposed that the controller is a fractional-order proportional integral derivative(FOPID) controller.To the best of the a...     

Smith predictor-based multiple periodic disturbance compensation for long dead-time processes

Many disturbance rejection methods have been proposed for processes with dead-time, while these existing methods may not work well under multiple periodic disturbances. In this paper, a multiple periodic disturbance rejection is proposed under the Smith predictor configuration for processes with long dead-time. One feedback loop is added to compensate periodic disturbance while retaining the advantage of the Smith predictor. With information of the disturbance spectrum, the added feedback loop can remove multiple periodic disturbances effectively. The robust stability can be easily maintained through the rigorous analysis. Finally, simulation examples demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed method for processes with long dead-time.     

时滞系统的二自由度控制

针对时滞系统，提出了一种二自由度控制方法．这种方法将Smith预估控制和内 模控制有机结合，把系统的目标值跟踪特性和干扰抑制特性分离，可以使系统同时获得良好 的目标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性．理论分析和仿真结果表明这种方法的有效性．     

基于定量反馈理论的时滞系统自抗扰控制参数整定

工业过程对象普遍存在时滞、模型参数不确定性和外部扰动多等特点,传统Smith预估控制方法难以设计出满足期望性能的鲁棒控制器.针对模型参数不确定性和外部扰动,本文采用自抗扰控制技术进行估计和补偿.针对系统存在时滞的特点,本文提出改进Smith预估器结构,提升扩张状态观测器对于扰动估计的实时性.在此基础上,本文以一阶时滞系统为例提出了控制器参数整定方法.首先根据最优参数选取准则确定预估器模型,然后在等效模型框架下采用定量反馈理论整定自抗扰控制器参数,确保控制系统达到预期性能指标.在仿真实验中,将所提出方法与几种常见时滞系统控制方法进行比较,通过设定值跟踪、抗扰及蒙特卡罗实验验证了所提出方法具有良好抗扰能力与鲁棒性.     

一类Smith预估器及其鲁棒整定

提出一种Smith预估器解析设计方法,由此得到的控制器可以同时保证好的干扰抑 制特性和鲁棒性.证明该控制器可以通过常规的PID控制器来实现,并能根据给定的性能要 求(超调或调节时间)设计.     

一阶惯性大时滞系统Smith预估自抗扰控制

大时滞系统是工业过程控制中的典型难题,将先进控制方法应用于大时滞系统时需要与传统的Smith预估器相结合才能获得理想的控制效果。针对一阶惯性大时滞系统,研究了Smith预估器与线性自抗扰控制技术相结合的设计问题,分析了系统的稳定条件和参数摄动问题。证明了当被控对象参数与Smith预估器参数相同时,闭环控制系统稳定的结论,同时推导了参数不同时控制系统稳定的一个充分条件。另外基于数值仿真,从暂态性能、稳定裕度和抗扰能力三方面分析了系统参数和控制参数摄动的影响作用,这些结果可用于Smith预估器和线性自抗扰控制器参数的整定。     

化工不稳定时滞对象的改进内模控制

针对化工过程中典型不稳定时滞对象,基于传统内模控制提出了两自由度控制方案,新增两个控制器分别用于稳定控制对象和抑制扰动,在镇定不稳定过程的基础上,设定值跟踪控制器和扰动抑制控制器可独立调节而无需再取折衷,同时保证系统具有较好的鲁棒稳定性.最后通过仿真实例验证了该控制方案的有效性.     

Robust nonlinear predictor for dead-time systems with input nonlinearities

Since the seminal work of Smith, predictor structures have been used to control processes with dead-time. Predictors allow the control of this type of process with a delay-free nominal model, which simplifies the control design. In this paper, a nonlinear filtered Smith predictor (NLFSP) structure is proposed for systems with input nonlinearities. It is shown that the NLFSP maintains the characteristics of the linear filtered Smith predictor and that with appropriate tuning, it can increase the robustness of the closed-loop system or improve the disturbance rejection response. The NLFSP is applied to a simulated CSTR process to demonstrate these characteristics.     

Modified Smith predictor scheme for periodic disturbance reduction in linear delay systems

This paper presents a disturbance reduction scheme for linear systems with time delays. The linear systems in the study are assumed to be nominally stable, minimum phase, and relative degree one systems. The proposed scheme is a combination of Astrom’s modified Smith predictor with a disturbance reduction controller and a grey predictor. Unlike conventional disturbance rejection methods, the scheme proposed in this study does not require the estimation of disturbance frequencies. The grey prediction method is used to approximate the inverse of the time delay and to enhance the robustness of the disturbance reduction scheme against errors in the estimated delay time. The simulation results demonstrate the successful performance of the proposed disturbance reduction method for controlling a linear system with time delays, subjected to both step and periodic disturbances.