锅炉-汽轮机对象的多变量状态反馈线性化

锅炉 汽轮机对象是一个典型的多输入多输出仿射非线性系统。本文利用多输入多输出状态反馈线性化理论,首先将其转化为一个线性系统,然后为该线性系统选择合适的极点,应用多变量极点配置方法对其进行控制。该方法克服了局部线性化方法工作范围小的缺点。仿真结果证明了该方法具有较好的控制效果。     

前轮驱动自行车机器人直线运动的控制实现

提出一种无配重调节器的前轮驱动自行车机器人的欠驱动力学模型,重点讨论了仅靠前轮驱动和车把转动实现水平面直线平衡行走的控制方法.通过转弯半径分析推导出用前轮速度和车把速度表示的系统动能,采用拉格朗日方法建立系统的力学模型.以此为基础,将有驱动输入的前轮、车把转角线性化,将欠驱动的车架横滚角作为内部动态,设计出机器人的直线运动平衡控制器.仿真控制结果验证了控制策略的有效性.样机实验结果进一步证明了控制器可以在合理输入力矩下实现自行车机器人的直线平衡行走.     

移动机器人数学模型的近似线性化及状态反馈镇定研究

针对机器人控制领域中一类多输入多输出(MIMO)仿射非线性系统，提出了一种基于平衡流形的近似线性化状态反馈镇定算法，并用此算法解决了一类完整约束轮式移动机器人(WMR)的镇定问题．仿真分析表明，此方法不仅能够实现系统的镇定，而且降低了因平衡工作点变动给系统稳定性带来的影响，同时也大大地简化了对非线性系统的综合设计过程，具有良好的控制效果和实用性．     

前轮驱动自行车机器人定车运动的建模与实现

针对前轮驱动自行车机器人原地难以实现定车问题,提出一种简化的力学模型,并研究其部分反馈线性化控制策略.首先,考虑车轮纯滚动条件及定车时车把和车架垂直的特点,推导出前轮驱动角速度和车架航向角速率间的约束关系,并利用拉格朗日方程建立系统的动力学模型.然后,将系统欠驱动的车架横滚角线性化,并选择全部自由度为输出,根据部分反馈线性化原理设计定车运动控制器.仿真控制结果表明,适当地选取控制参数,系统可以在输入驱动力矩不大的情况下快速实现±10°范围内定车.物理样机实验进一步证明,利用所设计的控制器,前轮驱动自行车机器人可仅依靠前轮驱动实现小角度范围的原地定车运动.     

移动机器人数学模型的近似线性化

针对机器人控制领域中一类多输入多输出(MIMO)仿射非线性系统，提出了一种基于平衡流形的近似线性化状态反馈镇定算法，并用此算法解决了一类完整约束轮式移动机器人(WMR)的镇定问题.仿真分析表明，此方法不仅能够实现系统的镇定，而且降低了因平衡工作点变动给系统稳定性带来的影响，同时也大大地简化了对非线性系统的综合设计过程，具有良好的控制效果和实用性.     

自动引导车轨迹偏差的智能控制

针对自动化仓储设备AGV固定轨迹控制方式，建立了AGV小车路径偏差控制系统的数学模型．应用数学方法分析偏差与车轮速度的相互关系，从而得到其动态结构图；通过小偏差线性化的方法，将该非线性系统简化成单输入单输出线性系统．采用多点信号采集，利用模糊控制理论，进一步提高了小车路径偏差的控制准确度．通过对系统加载输入正弦信号，验证了系统具有良好的跟随性和稳定性．     

线性系统能观性的鲁棒性

为说明线性化方法在非线性系统能观性分析中的合理性,在状态方程和输出方程存在非线性摄动项的情况下,对线性系统能观性的鲁棒性进行了研究。首先对零输入线性定常系统,证明了若摄动项在平衡点附近具有高阶无穷小的性质,则线性系统的能观性蕴含摄动系统在平衡点附近的能观性,然后将该结论在一定的假设条件下推广至零输入线性时变系统。最后,作为结论的进一步说明和应用,给出了两个数值算例。     

一类化工反应器非线性系统线性化及控制仿真

从化工过程入手，采用非线性几何方法找到一个非线性反馈ｕ＝α（ｘ）＋β（ｘ）υ和微分同胚，对一类单输入单输出仿射非线性化工反应器进行完全线性化，用现代控制论方法实现优化控制，并通过计算机仿真加以验证．     

六自由度并联机器人输出解耦控制

六自由度并联机器人是一个非线性多输入多输出系统,各自由度运动输出之间存在耦合.利用反馈线性化和PD控制,仅实现了平移运动间的解耦,而旋转运动之间仍然存在耦合作用.为实现并联机器人运动输出间的完全解耦,在反馈线性化控制的基础上,设计了一种新的解耦控制器,利用该控制器可以进一步实现并联机器人的旋转输出解耦,同时,给出了控制器解耦性能的仿真验证.     

自平衡自行车机器人的运动学分析

针对一种自行车机器人进行了运动学分析,得到了自行车机器人横滚角度与倾倒角度和驱动速度之间的函数关系。从理论上给出了能够调整机器人稳定所需要的驱动速度的下界。只要驱动速度高于此临界值,就能够通过车把保持车体平衡。计算机仿真结果表明,当机器人具有不同横滚角度和车把转角的姿态时,要将其调整回平衡态所需的驱动速度处于以该临界值为下限的一个区间。基于这种运动学关系进行了自行车机器人的运动控制实验。通过将横滚角度理论计算值与自行车机器人的实验数据进行对比,发现这两者是基本一致的。从而通过实验验证了所提出的上述运动学分析的正确性。     

基于遗传算法的SVC非线性控制器参数优化

对于含静止无功补偿器的单机无穷大系统建立了三阶仿射非线性模型,设计了基于非线性反馈线性化和线性二次型最优控制规律的控制器,并在此基础上用MATLAB编写的进化算法程序优化了控制器参数,最后进行了仿真结果的比较。     

一类非线性系统的子空间预测控制

基于组合建模思想，处理非线性系统的建模问题，并将子空间预测控制推广到一类非线性状态空间模型描述的系统，首先将非线性受控对象进行输入输出线性化处理，然后辩识等价的线性模型，最终对此线性对象应用高级控制策略，当实际对象与线性化环节失配时，受空过程＋一化环节不具备理论上的线性关系，存在鲁棒性问题，通过数字仿真，验证在有失配的民政部下所建议方法的有铲性及鲁棒性     

半挂汽车转向稳定性反馈线性化控制

建立了半挂汽车非线性动力学模型,分析了车辆在低附着系数路面上高速转向行驶稳定性。采用遗传算法和相平面法估计了行驶速度为16.7～25m/s时车辆稳态前轮临界转角。基于非线性反馈线性化跟踪控制理论,以牵引车横摆角速度和铰接角为控制对象,设计了半挂汽车前轮主动转向和鞍座直接横摆力矩联合控制的前馈和反馈复合控制器。车辆高速阶跃转向和单移线工况仿真结果表明:联合控制器对于提高半挂汽车横向稳定性效果较好。     

基于同步相量测量单元的观测线性化追踪目标 励磁控制策略

为了进一步改善电力系统的暂态稳定性,结合同步相量测量单元（PMU）和观测线性化追踪目标控制理论,推导出了基于同步坐标系和参考机坐标系的多机电力系统观测线性化追踪目标励磁控制规律。该控制策略利用PMU测量得到的系统实时运行状态量实现了状态方程线性化,从而可以对励磁控制器进行线性最优控制设计,避免了非线性系统局部线性化的不精确性和精确线性化时系统模型设计的复杂性,适合于在线应用。仿真结果表明,该控制策略较之非线性最优励磁控制能更好地提高电力系统的暂态稳定性。     

随机振动在时域分析中的某些问题

本文用状态空间方法给出随机振动在时域分析中的一些研究成果。 振动的主动控制,本文对主动减振的状态及其应用前景作了综述并介绍了线性控制系统的设计方法及减振后的响应分析方法。 非零均值随机作用下振动系统的响应分析。本文提出一种在非零均值非平稳高斯激励下获得等效线性系数的封闭公式及多自由度系统响应的分析方法。 带时滞随机外作用下振动的响应分析,本文提出的方法对平稳及非平稳情况都能适用语当用等效线性化的方法,此法还可推广应用于非线性系统。     

Investigation on full vehicle height control algorithm using feedback linearization method

Aiming to improve the control accuracy of the vehicle height for the air suspension system, deeply analyzing the processes of variable mass gas thermodynamics and vehicle dynamics, a nonlinear height control model of the air suspension vehicle was built. To deal with the nonlinear characteristic existing in the lifting and lowering processes, the nonlinear model of vehicle height control was linearized by using a feedback linearization method. Then, based on the linear full vehicle model, the sliding model controller was designed to achieve the control variables. Finally, the nonlinear control algorithm in the original coordinates can be achieved by the inverse transformation of coordinates. To validate the accuracy and effectiveness of the sliding mode controller, the height control processes were simulated in Matlab, i.e., the lifting and lowering processes of the air suspension vehicle were taken when vehicle was in stationary and driving at a constant speed. The simulation results show that, compared to other controllers, the designed sliding model controller based on the feedback linearization can effectively solve the "overshoot" problem, existing in the height control process, and force the vehicle height to reach the desired value, so as to greatly improve the speed and accuracy of the height control process. Besides, the sliding mode controller can well regulate the roll and pitch motions of the vehicle body, thereby improving the vehicle''s ride comfort.     

隔离型交?直流固态变压器前后级一体化滑模控制

为了提高固态变压器(SST)控制系统的动态性能和鲁棒性,提出SST前后级一体化滑模控制方法. 根据SST前后级的非线性特性,建立整体仿射非线性的数学模型,采用输入?输出精确反馈线性化,实现前级电流环、前后级级间电压以及SST直流侧电压的解耦,加强前后两级功率传递的一致性. 将解耦的线性系统与积分滑模控制器结合,进一步提高系统整体动态性能,改善系统对参数摄动的鲁棒性. 仿真和实验结果表明,在外部发生扰动时,SST采用一体化滑模控制方法能够快速、有效地调整电网侧电压、两级间电压和直流侧电压的波动,改善前、后级功率传递的一致性,在发生参数变化时仍具有较强的鲁棒性.     

两种非线性系统反馈线性化方法的比较研究

对非线性控制系统的直接反馈线性化方法与微分几何反馈线性化方法进行了比较研究。首先介绍了这两种非线性控制系统反馈线性化方法。在此基础上研究了两种非线性控制系统反馈线性化方法之间的内在联系,着重对运行ＤＦＬ方法与微分几何反馈线性化方法对非线性控制系统实行反馈线性化时的线性化条件进行了比较。     

基于微分几何法的车辆半主动悬架控制

为了对某工程车辆半主动悬架进行有效控制,建立了车辆半主动悬架非线性动力学模型.提出了应用微分几何理论并经过非线性状态反馈变换的方法,对半主动悬架非线性系统进行线性化,进而利用线性二次型调节器实现了非线性状态反馈最优控制,并用Matlab/Simulink编程进行仿真实验.仿真结果表明：经过微分几何法线性化处理并应用LQR控制的方法,半主动悬架与被动悬架相比,车辆平顺性有了明显的改善,绝大部分平顺性指标都有10%以上的提升.分析结论可为非线性系统的线性化和车辆悬架半主动控制的研究提供参考.     

灌溉水库最优规划研究

本文根据系统分析理论,提出一种滩溉水库最优规划方法,推荐一个非线性规划模型。该模型以灌区净效益最大为建立目标函数的准则,以水量平衡和防洪要求等为建立约束条件的依据。论文对模型的求解提供了简捷易行的途径,将非线性规划问题转变为容易求解的线性规划,将非凸规划问题的求解归结为用单纯形法进行少数几次的线性规划求解,避免了非凸规划中非可行解的出现。文中还阐述了非线性函数线性化的处理技巧。对水库投资函数的转换,对简化了规划模型,求解时,可以避免因处理非线性泄洪函数而进行的大量迭代计算。论文最后给出了解算数例。