网络控制系统的自整定鲁棒数字PID控制

为了有效地抑制网络延时对网络控制系统性能的影响,提出了一种鲁棒数字比例-积分-微分(PID)控制器设计方法.该方法将分布式的网络延时归结为单一延时;在大时变鲁棒数字PID控制方法的基础上,结合二自由度的内模控制结构,实现了控制器参数的数字双PID分离设计.对基于控制局域网络(CAN)总线的典型工业过程进行了仿真实验.结果表明,与最小化模型方法设计的控制器比较,采用设计的PID控制器能补偿网络上的延时,更加有效地抑制负载干扰并提高了系统的动态特性.     

新型多目标优化控制策略及其应用研究

针对优化控制器设计中的保守性问题,提出了一类新型的多目标鲁棒优化控制器的设计方法,通过有效算法求解满足系统鲁棒稳定性和鲁棒性能的优化解.该方法扩展了传统的基于Lyaponov稳定性条件的Gl2控制问题,通过将多目标约束条件转化为一系列线性矩阵不等式 (LMI),使多目标的鲁棒控制问题具有更小的保守性.仿真结果显示,新方法在提高控制系统的鲁棒性能和时域指标误差平方积分(ISE)、时间乘误差平方积分(ITSE)方面的优越性.     

混合PID/H∞鲁棒最小能量飞行控制系统设计

针对系统矩阵和控制矩阵参数不确定性控制问题,提出满足二次稳定和二次性能指标的H∞鲁棒控制器设计方法。以此方法为基础,采用区间模型描述飞行器动力学参数变化特征,给出一种能够满足二次稳定和二次性能指标要求的混合PID/H∞鲁棒最小能量飞行控制系统方案,仿真验证了控制器设计方法和混合PID/H∞鲁棒最小能量飞行控制系统的可行性。     

3D刚体摆的鲁棒控制器设计和比较分析

3D刚体摆是研究刚体复杂旋转动力学与控制问题的典型系统。针对3D刚体摆受外界扰动以及转动惯量的不确定性,根据鲁棒H∞控制理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的方法设计了一种状态反馈H∞控制律。仿真结果表明,鲁棒控制器对系统参数的变化具有较强的鲁棒性。与PID控制器比较,鲁棒控制器对于3D刚体摆控制系统具有较好的动态特性和稳定性。     

一类线性离散系统H∞鲁棒容错控制器设计

从不确定线性离散控制系统的传感器或/和执行器等部件极易发生故障的实际情况出发,对这类控制系统的鲁棒容错控制器设计问题作了研究.在假设传感器和执行器同时发生故障的情况下,基于状态反馈思想和H∞鲁棒控制理论,通过求解一个代数Riccati方程得到H∞鲁棒容错状态反馈控制律.因此,由该设计方法得到的控制律同样适用于传感器和执行器分别出现故障的情况.并通过仿真实例来验证该H∞鲁棒容错控制律不仅对不确定性和扰动具有H∞鲁棒性能,而且对传感器或/和执行器故障具有容错性能,从而说明该控制器设计方法的正确性和有效性.     

一类线性离散系统H∞鲁棒容错控制器设计

从不确定线性离散控制系统的传感器或／和执行器等部件极易发生故障的实际情况出发，对这类控制系统的鲁棒容错控制器设计问题作了研究。在假设传感器和执行器同时发生故障的情况下，基于状态反馈思想和H∞鲁棒控制理论，通过求解一个代数Riccati方程得到H∞鲁棒容错状态反馈控制律。因此，由该设计方法得到的控制律同样适用于传感器和执行器分别出现故障的情况。并通过仿真实例来验证该H∞鲁棒容错控制律不仅对不确定性和扰动具有H∞鲁棒性能，而且对传感器或／和执行器故障具有容错性能，从而说明该控制器设计方法的正确性和有效性。     

基于鲁棒PID的电液位置伺服控制器的设计研究

针对电液位置伺服系统存在的参数不确定性的特性,提出了一种利用灵敏度函数来确定鲁棒PID控制器参数的整定方法。这种方法通过对系统开环传递函数奈奎斯特曲线与临界稳定点（-1,j0）点之间距离最大化,来确定各个PID参数。与基于幅值与相角裕度确定的PID控制器进行比较,仿真结果显示,使用灵敏度函数整定出的鲁棒PID控制器,在输入阶跃响应时,控制系统有良好的动态响应性能和鲁棒稳定性能。     

硬盘驱动控制的H∞鲁棒性能研究

在硬盘驱动系统中，扰动是造成系统伺服性能下降的主要因素，为了提高系统的伺服性能，必须对扰动加以抑制.为了解决这个问题，提出了两种控制方案：一种是PID控制方法，另外一种是高精度的H_∞反馈控制方法.在H_∞反馈控制器控制方法中，针对被控对象的标称模型,设计了带有前馈补偿的鲁棒内环控制器(RILC)，在具有模型摄动及外部扰动的情况下，保证闭环系统的鲁棒稳定和鲁棒性能.通过与PID控制方法相比较，说明带有高精度的H_∞反馈控制的效果更佳.仿真结果表明，该控制方法响应速度快，抗干扰能力强，得到的控制系统性能良好，提出的方案合理而且有效.     

一类多时延网络控制系统的稳定性分析和鲁棒H_∞控制

针对一类具有外加扰动的多时延网络控制系统(NCSs),讨论了其稳定性条件和鲁棒H∞控制器设计问题。将采样率、网络诱导时延和丢包转化成系统的时变状态时延,建立系统在连续时域里的多输入多输出(MIMO)数学模型;再利用Lyapunov稳定性定理和自由权矩阵的方法,通过求解若干线性矩阵不等式(LMI),得到该网络控制系统的最大允许时滞上界(MADB)和稳定性条件,然后利用这一条件和非线性最小化方法,导出基于迭代算法的鲁棒H∞状态反馈控制器的设计方法;最后,通过小车倒立摆系统对所推导的稳定性条件和鲁棒H∞控制器设计方法进行了仿真验证,结果表明该方法有效。     

随机网络控制系统的H∞控制

目的 建立更加符合实际的网络控制系统模型,探讨随机网络控制系统的随机鲁棒均方指数稳定和鲁棒H∞控制问题.方法 运用随机控制、Ito微分、线性矩阵不等式(LMI)和Lya-punov稳定性理论,推导出改进的网络控制系统鲁棒均方指数稳定且满足H∞性能的充分条件及H∞控制器的设计方法.结果 提出了同时具有网络诱导时延、数据包丢失和随机扰动等各因素下的网络控制系统模型,分析了该模型随机鲁棒均方指数稳定且满足H∞性能的充分条件,并给出相关控制器的设计方法.结论 通过控制器的设计,使具有扰动的网络控制系统性能有很大的改善,通过Matlab仿真证明该推导方法和结果行之有效,并且结果具有更小的保守性.     

基于H_∞控制的多变量系统PID控制器设计

研究了基于环路成形Ｈ∞控制的多变量系统ＰＩＤ控制器设计。为了能方便地在实际工程中实现复杂的控制，提出了采用多变量ＰＩＤ控制器逼近所得高阶控制器的方法，并给出了如何选择影响闭环系统性能的预补偿器方法。这种设计方法的主要特点是，只通过调整反映闭环系统的鲁棒稳定性与时域性能的一个设计参数，便可以得到ＰＩＤ控制器。仿真结果表明，所得的多变量ＰＩＤ控制器具有较好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

基于LMI的随动系统PID控制下的多指标相容性

针对PID控制下的随动系统,把PID调节器的设计问题转化为不完全状态反馈问题,以线性矩阵不等式(LM I)和双线性矩阵不等式(BM I)为工具,研究了系统PID控制可稳的判据,可稳时系统的最大衰减度,与给定稳态误差系数和稳态输出方差相容的最大衰减度,与给定稳态误差系数、控制器增益约束和稳态输出方差相容的最大衰减度。给出了求解与给定指标相容的衰减度的求解算法,并通过算例说明了文中算法的有效性。     

Robust tracking control for micro machine tools with load uncertainties

The quality of the micro-mechanical machining outcome depends significantly on the tracking performance of the miniaturized linear motor drive precision stage. The tracking behavior of a direct drive design is prone to uncertainties such as model parameter variations and disturbances. Robust optimal tracking controller design for this kind of precision stages with mass and damping ratio uncertainties was researched. The mass and damping ratio uncertainties were modeled as the structured parametric uncertainty model. An identification method for obtaining the parametric uncertainties was developed by using unbiased least square technique. The instantaneous frequency bandwidth of the external disturbance signals was analyzed by using short time Fourier transform technique. A two loop tracking control strategy that combines the μ-synthesis and the disturbance observer (DOB) techniques was proposed. The μ-synthesis technique was used to design robust optimal controllers based on structured uncertainty models. By complementing the μ controller, the DOB was applied to further improving the disturbance rejection performance. To evaluate the positioning performance of the proposed control strategy, the comparative experiments were conducted on a prototype micro milling machine among four control schemes: the proposed two-loop tracking control, the single loop μ control, the PID control and the PID with DOB control. The disturbance rejection performances, the root mean square (RMS) tracking errors and the performance robustness of different control schemes were studied. The results reveal that the proposed control scheme has the best positioning performance. It reduces the maximal errors caused by disturbance forces such as friction force by 60% and the RMS errors by 63.4% compared with the PID control. Compared to PID with DOB control, it reduces the RMS errors by 29.6%.     

神经网络模糊PID控制器在直接矩控制中的应用

介绍了一种模糊自整定PID参数控制器的设计方法,并提出利用神经网络训练PID参数的基值。对常规PID控制和神经网络模糊PID控制系统作了对比研究,仿真实验结果表明新方法既保证了系统的稳态精度,又保证了系统的快速响应和坚韧性。将该方法用于直接转矩控制系统中,取得了远远优于常规PID调节器的控制效果。     

一种智能模糊—PID控制器的研究

本文提供了一种智能控制器的设计方法，在设计方法中综合运用了模糊控制技术、人工智能技术、ＰＩＤ控制技术。当完成阶跃响应任务时，采用一类模糊控制器，其控制器参数Ｋｕ由ＢＰ神经元网络推理得到，进入稳态后的消除余差、抗干扰任务由ＰＩＤ控制器宛成。对于一类大常值干扰，采用另一类模糊控制器改善了抗干扰性能。仿真结果说明了这种控制器设计方法的有效性。     

Recursive design of nonlinear H _∞ excitation controller

This work is concerned with the problem of L2 gain disturbance attenuation for nonlinear systems and nonlinear robust control for power systems. In terms of the recurrence design approach proposed, the nonnegative solution of dissipative inequality and the storage function of nonlinear H∞ control for a generator excitation system are acquired. From this storage function, the excitation controller is constructed. Moreover, simulation results manifest the effectiveness of this design method.     

一种积分过程PID自整定方法

针对积分加滞后过程,提出了一种设定值加权的PID控制器参数自整定方法,并且针对该方法定义了一种鲁棒性能指标.首先引入一种内部反馈结构, 利用内部反馈结构中的比例控制器将积分过程转换为广义稳定过程,这就使得普通PID控制器设计方法可以在积分过程中得以应用.利用该方法并基于该鲁棒指标设计的控制器一方面克服了传统PID控制方法在控制积分过程时存在的结构上的缺陷,同时又提高了系统的鲁棒性和控制性能,仿真结果也表明基于本方法整定的控制器的控制效果要优于其它方法.     

基于PLC的PID控制算法的设计

针对实际被控对象的时变性和非线性的特点,本文将以PLC为平台进行PID控制器设计.并对PLC设计PID控制器的算法进行了分析与仿真.仿真结果的分析表明：本文所设计PLC实现的PID控制器在鲁棒性能、跟随性能等方面表现出了良好的控制效果.     

卫星姿态调节的滑模PID控制器设计

针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种滑模PID控制器设计方法.根据李亚普诺夫方法,推导出了采用PID形式的切换面的滑模PID控制器.在卫星转动惯量参数存在不确定性和存在外干扰时,该控制律也具有全局稳定性和鲁棒性.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究.结果表明,所设计的控制方案在实现姿态调节控制的同时,对于卫星转动惯量的摄动及外部扰动力矩是鲁棒的.