无线网络环境下移动机器人的控制策略研究

在移动机器人控制性能优化的研究中,针对无线控制网络中存在时延的情况,进行了控制器与补偿器的研究与设计.首先建立了移动机器人动力学模型,并针对模型设计离散反演控制器使移动机器人能够对给定信号进行跟踪.引入无线网络,进而分析网络时延对无线网络控制系统性能的影响,并针对网络时延利用预测控制算法设计控制序列预测补偿器,从而完成在时延存在的情况下仍然可以对移动机器人进行准确控制的无线移动机器人控制系统.仿真结果表明,设计的控制器与补偿器为无线网络环境下移动机器人的控制性能优化提供了参考.     

基于神经元控制的网络时延补偿策略研究

针对网络控制系统（NCS）中的不确定时延问题,在分析循环服务网络和随机争用网络的时延特性的基础上,提出了一种基于神经元控制器的时延补偿策略.该策略用神经元控制代替常规PID控制,无需建立网络控制系统的精确模型,利用神经元良好的学习能力来克服网络控制系统中不确定时延的影响,并对循环服务网络和随机争用网络这两类网络进行了仿真实验研究.仿真结果表明该策略能保证网络控制系统的良好性能.     

网络控制系统的时延仿真研究与控制器设计

针对网络控制系统(NCS)中的随机时延问题,根据实际网络时延的分布情况,提出了一种新的具有随机时延的网络控制系统的建模方法-离散T-S模型,并用并行分布补偿原理(PDC)设计模糊控制器.同时提出一种新的模糊控制系统隶属函数的确定方法,利用Lyapunov定理和线性矩阵不等式(LMI)研究了系统的稳定性问题,给出基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例证明控制方法能够使具有时延的网络控制系统稳定.     

存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计

研究了存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计问题．鉴于数据丢失现象和网络诱导时延的存在,将网络控制系统建成随机时延切换模型．利用李亚普诺夫方法,给出了使网络控制系统均方渐近稳定的新颖且与时延相关的条件．基于这个条件,理想的控制器可通过求解若干个线性矩阵不等式得到．利用一个数值例子证明了方法的有效性．     

基于网络控制系统平均时延的模糊控制器设计

针对网络控制系统(NCS)中的随机时延问题,根据实际网络时延的分布情况,提出一种新的具有随机时廷的网络控制系统的建模方法--离散T-S模型,并在此基础上应用并行分布补偿原理(PDC)设计模糊控制器.同时提出一种新的模糊控制系统隶属函数的确定方法,利用Lyapunov定理和线性矩阵不等式(LMI)研究系统的稳定性问题,给出了基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例验证了该控制方法能使具有时延的网络控制系统稳定.     

网络控制系统的时延相关状态反馈控制器设计

研究了具有时延、丢包和数据包时序错乱的网络控制系统镇定问题.为了有效提高系统的控制性能,本文根据网络控制系统的特点提出一种时延相关状态反馈控制方法,并将闭环网络控制系统建模为离散时间切换模型.在此基础上,通过构造依赖于参数的Lyapunov函数给出了闭环网络控制系统的稳定条件和镇定控制器设计方法.仿真结果和实验结果表明所提方法的有效性和可用性.     

有数据包丢失奇异网络控制系统H_∞控制器设计

针对广泛存在于许多领域和行业的奇异被控系统模型,考虑网络控制环境下存在的网络诱导时延、数据包丢失、外部扰动、奇异系统结构不稳定性和脉冲行为等复杂因素,利用Lyapunov和线性矩阵不等式方法,研究了状态反馈控制方式下奇异网络控制系统H!控制器设计和优化问题,提出了奇异网络控制系统状态反馈H!控制器存在的条件、H!控制器设计及其优化方法以及相应的扰动衰减度求取方法。系统仿真实例表明了提出的设计方法有效且可行。     

具有大时延的网络控制系统的稳定性分析

针对一类具有随机大时延(大于一个采样周期)的网络控制系统，通过对系统的离散化，从理论上分析了系统的稳定性．利用分割的思想处理随机的网络时延，采用高线控制器设计与在线切换规律设计相结合的方法，给出了系统基于控制器切换技术的稳定的梯度算法．仿真算例说明了结论与算法的正确性．     

变采样周期网络控制系统的H∞控制

时延以及数据包丢失是导致网络控制系统性能降低的重要原因.利用既是时钟驱动又是事件驱动的传感器,可以使时延与采样周期具有相同的长度,这样降低了建模随机时延的保守性.通过把具有时变采样周期的网络控制系统建模为切换系统,并利用线性矩阵不等式,本文给出了保证系统渐进稳定的充分条件,同时设计了系统的H∞控制器,仿真结果表明了本文所提出的变采样周期方法的有效性.     

动态矩阵控制在网络时延补偿中的应用研究

在网络控制系统中,随机传输时延大大降低了系统的控制性能,并导致系统的不稳定.针对以太网在网络控制系统中的随机传输时延问题,提出了一种基于DMC的NCS时延补偿控制方案.该方案采用DMC算法设计控制器,同时通过网络时延补偿器和动态缓冲器整定控制量,使系统输出能迅速跟踪突变输入.利用TureTime工具箱进行仿真实验,结果证明了该算法在处理网络控制系统的时延问题时具有有效性和可行性.     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

Robust containment control in a leader–follower network of uncertain Euler–Lagrange systems

A distributed controller is developed that yields cooperative containment control of a network of autonomous dynamical systems. The networked agents are modeled with uncertain nonlinear Euler–Lagrange dynamics affected by an unknown time‐varying exogenous disturbance. The developed continuous controller is robust to input disturbances and uncertain dynamics such that asymptotic convergence of the follower agents' states to the dynamic convex hull formed by the leaders' time‐varying states is achieved. Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the developed controller. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

解耦控制的现状及发展

通过对多变量系统解耦设计的必要性分析,介绍了传统解耦、自适应解耦、鲁棒解耦、智能解耦等各种解耦方法,并叙述了各种方法的研究现状和应用情况,同时分析了各种方法局限性。指出解耦控制领域的研究已成为控制理论和控制工程界共同关注的热点。自适应解耦与智能解耦,侧重于控制器的研究,它们更多采用试探、优化方法来设计控制器．理论研究还尚待完善。因此,寻求一种有效的、简单易行的控制方法,即寻求理论与实际结合点,是今后研究的方向。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.