PEMFC系统过氧比的自适应高阶滑模控制

调节控制质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气供给系统过氧比(OER)在理想范围可有效提高PEMFC系统输出净功率.为此,本文首先结合反馈控制理论将非线性PEMFC空气供给系统转化为标准形,并对系统内部动态进行了稳定性分析.然后基于PEMFC空气供给系统系统扩展的状态空间,并提出一种新型的自适应高阶滑模方法.该控制器不需PEMFC空气供给系统模型和干扰/不确定向的界已知的条件,自适应模糊逻辑系统可在线逼近系统中未建模动态.并且通过在线自适应获得的控制增益可保证系统跟踪误差收敛到原点附近的邻域内.最后,结合Lyapunov理论验证了系统的收敛性与稳定性,通过仿真和硬件在环实验进一步验证了该控制器的自适应性与优越性.     

PEMFC空气供给系统的智能建模与自适应控制

为了提高质子交换膜燃料(PEMFC)电池的输出净功率,提出了一种基于模糊逻辑系统的智能建模与控制方法。首先,建立PEMFC严格反馈形式的数学模型,并采用自适应模糊逻辑系统对PEMFC中的非线性项进行智能建模;然后,考虑系统控制增益未知对空气供给系统控制性能的影响,结合反步法技术为PEMFC系统设计了自适应控制器,并通过引入一阶滤波器来降低控制器的计算复杂度。通过Lyapunov稳定性理论分析验证了所设计的控制器可使得空气供给系统过氧比的跟踪误差在限定时间内收敛至原点的邻域;最后,仿真和硬件在环实验的结果证明了所建模型与控制方法的有效性。     

基于区间二型模糊摩擦补偿的鲁棒自适应控制

针对不确定机械系统中普遍存在的摩擦力,由于其非线性和不确定性,传统基于摩擦模型的补偿控制方法难以达到满意的系统性能要求.本文提出基于自适应区间二型（Type-2）模糊逻辑系统对系统摩擦进行补偿建模,并在该摩擦补偿方法的基础上设计出鲁棒自适应控制器,保证系统输出精度,且对摩擦环境的变化具有较强自适应性.区间二型模糊逻辑系统相对于传统一型模糊逻辑系统具有较强的处理不确定性问题的能力,在本文中使用自适应区间二型模糊逻辑系统不断逼近摩擦力,根据李雅普诺夫稳定性理论求出自适应律并证明系统跟踪误差的有界性.在不同摩擦环境下的仿真结果验证了本文所提摩擦建模方法与控制策略的有效性与实用性.     

线控转向系统的自适应高阶滑模控制

车辆线控转向(steer-by-wire,SbW)系统存在摩擦力矩及回正力矩等不确定动态特性,难以实现精确建模与有效控制.为此,提出一种基于自适应模糊逻辑系统的自适应高阶滑模(adaptive higher-order sliding mode, AHOSM)方法,实现SbW系统的有效控制.首先,通过自适应模糊逻辑系统逼近SbW系统的未知动态,使控制器的设计不再需要摩擦力矩及回正力矩的动力学模型;其次,采用高阶滑模和自适应增益技术削弱传统滑模控制器存在的抖振现象;再次,通过构造Lyapunov函数设计增益自适应律补偿逼近误差和系统不确定项对控制精度的影响,该方案不需要系统不确定项的界已知,且能够避免增益过估计现象;最后,通过稳定性分析证明该控制器可以在有限时间内建立实际滑动模态,数字仿真和硬件在环实验进一步验证了该控制方法的有效性和优越性.     

非线性离散时间系统的自适应模糊补偿控制

针对一类非线性离散时间系统,提出一种自适应模糊逻辑补偿控制方案.控制律由跟踪控制律和逼近误差补偿控制律两部分组成,利用模糊逻辑系统对系统参数扰动和外界干扰进行自适应补偿,由模糊滑模控制律实现对模糊逻辑系统逼近误差的进一步补偿.所设计的控制器可保证闭环系统一致最终有界.将该控制器用于月球探测车动态转向系统中,仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于自适应模糊逻辑系统的一类混沌系统同步控制

针对一类带有未知函数和干扰的混沌系统,进行了基于自适应模糊逻辑系统的自适应同步控制器的设计。首先基于模糊逼近原理,通过对该混沌系统中未知函数的输入输出进行采样,根据采样数据信息设计出具有参数自适应功能的Mamdani型模糊逻辑系统;然后利用该模糊逻辑系统给出一种带有参数自适应的驱动响应同步控制器设计方法;最后通过数值仿真算例表明了该方法的有效性。     

一类具有未建模动态的非线性系统模糊自适应鲁棒控制

针对一类单输入单输出未建模动态不确定非线性系统,提出一种模糊自适应backstepping控制方法.设计中利用模糊逻辑系统逼近系统的未知函数,应用非线性阻尼项抵消系统的非线性不确定项,通过引入一个动态信号克服未建模动态.该模糊自适应控制方法保证了整个闭环系统的有界性,输出信号可调节到零的小邻域内.仿真结果进一步验证了该方法的有效性.     

车用PEMFC空气供给系统建模与模糊PID控制研究

给出了PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)空气供给系统的数学模型,基于simulink进行了模型的仿真,仿真结果和实验证明了PEMFC空气供给系统模型是正确有效的,能够准确地反映PEMFC空气供给系统的动态变化趋势。设计了PEMFC空气供给自适应模糊PID控制算法,根据建立的控制对象模型,进行控制系统的仿真,仿真结果与实验结果证明设计的自适应模糊PID控制方法使系统响应时间短,稳态误差小,达到较理想的控制性能目标。     

SVC对电力系统稳定性的模糊控制

利用模糊逻辑系统,设计了用于控制电力系统暂态稳定性的静止无功补偿器（SVC）模糊自适应控制器。该控制器采用反向传播学习算法自动调节控制规则,并通过辨识器部分获取数据修改控制器参数。通过一个两机系统的计算机仿真,证明该SVC模糊控制器能有效地控制系统的暂态稳定性。     

非完整移动机械手鲁棒自适应模糊控制

考虑系统存在的参数、外界扰动和未建模动态等不确定性,研究非完整移动机械手的鲁棒自适应控制器设计方法.基于用旋量理论建立的非完整移动机械手的动力学模型,设计了移动平台子系统的运动控制器,然后应用非线性反步控制技术和模糊逻辑系统的通用逼近性,用参数化线性模糊逻辑系统逼近非完整移动机械手动力学模型中的不确定项,基于Lyapu...     

质子交换膜燃料电池动态建模及其双模控制

由于已提出的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型难于控制, 提出利用MATLAB/SIMULINK仿真工具进行PEMFC系统动态建模, 同时为实现对PEMFC系统输出电压的控制, 采用了基于模糊规则切换的模糊逻辑控制器(FLC)和比例积分微分控制器(PID)相结合的双模控制方式. 仿真结果证明该动态模型易于控制, 能够反映出PEMFC系统的动态输出特性, 而且验证了基于模糊规则切换的双模控制能够有效抑制扰动, 改善PEMFC系统的动态输出特性, 保证系统的稳定运行, 有助于对PEMFC系统的输出性能分析以及实时控制系统的设计.     

基于变论域模糊增量理论的质子交换膜燃料电池温度控制

质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部的电化学反应过程直接表现为温度的变化,所以有效的温度控制是保证燃料电池可靠性和耐久性的关键.本文将模糊增量控制用于PEMFC热管理系统中,将PEMFC的温度和电堆出入口温度差保持在设定值.首先,建立PEMFC热管理系统的动态模型,包括PEMFC电堆模型和辅助散热设备模型.然后,基于建立的系统模型,设计了一种变论域的模糊增量控制器.该控制器通过伸缩因子来动态调节模糊控制器中的量化因子和比例因子,实现对模糊论域的调节,从而提高控制的灵敏性和精确度.最后,将该温度控制方法用于10 kW燃料电池系统中,实验结果表明变论域模糊增量控制器相比于其他模糊控制方法,不仅具有更快的动态响应速度,还具有更强的鲁棒性和更高的控制精度.     

利用模糊系统的自适应模糊控制器

针对非线性系统控制,设计了利用TSK(Takagi-Sugeno-Kang)模糊系统的自适应模糊控制器。所设计的自适应控制方法是参考模型自适应控制方法,而且利用Lyapunov函数保证了闭环系统的稳定性,同时推导了最优的自适应控制规律。首先,根据控制对象的输入输出数据建立TSK模糊模型,然后,由TSK模糊模型设计初期的TSK模糊控制器,并根据自适应规律随时调整模糊控制器参数。倒立摆系统的仿真实验验证了所设计的自适应模糊控制器的有效性。     

利用模糊系统的直升机的自适应控制

针对直升机动力学为非线性,且存在不确定因素和状态变化,设计利用模糊系统的自适应控制器.设计的控制器是系统的输出跟踪参考模型输出的直接调整模糊控制器参数的自适应控制器.又利用Lyapunov函数保证了闭环控制系统的稳定性并推导最优的自适应规律.实验结果表明,有外部扰动的情况下所设计的自适应控制器比模糊控制器对直升机控制具有良好的动态响应和稳定性,是一种非常有效的控制方法.     

基于模糊PID控制器的空压机恒压供气系统的设计

针对空压机供气系统具有大滞后特性及系统稳定性差的问题,介绍了一种基于模糊PID控制器的空压机恒压供气系统的设计。该系统中的模糊PID控制器结合了传统PID控制与模糊控制技术,可完成整个系统的参数自动调整,最终实现系统恒压供气的目的。实际运行结果表明,该系统能根据供气设备及环境的变化做出最优控制,有效提高了整个系统的可靠性、稳定性、动态响应速度及节能效果等。     

控制方向未知的SISO非仿射系统间接自适应模糊输出反馈控制

针对一类单输入单输出(SISO)非仿射非线性系统控制方向未知时出现的控制器奇异问题,提出了一种间接自适应模糊控制方案.利用中值定理将非仿射系统转化为仿射系统,通过模糊逻辑系统逼近该仿射系统中的未知函数,并构造模糊控制器,同时利用Lyapunov稳定性定理设计自适应律,最终克服了控制器的奇异问题;在此基础上,通过构造观测器估计跟踪误差,设计输出反馈自适应模糊控制器,解决了状态不可测时系统控制器设计难题,采用Lyapunov稳定性定理证明控制器能使得跟踪误差收敛同时闭环系统所有信号均有界.仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性.     

A multirule-base controller using the robust property of a fuzzycontroller and its design method

This paper suggests a new fuzzy adaptive controller, which is able to solve the problems of classical adaptive controllers and conventional fuzzy adaptive controllers. It explains the architecture of a fuzzy adaptive controller using the robust property of a fuzzy controller. The basic idea of new adaptive control scheme is that an adaptive controller can be constructed with parallel combination of robust controllers. This new adaptive controller uses a multirule-base architecture which has several independent fuzzy controllers in parallel, each with different robust stability area. Out of several independent fuzzy controllers, the most suited one is selected by a system identifier which observes variations in the controlled system parameter. Here, we propose a design procedure which can be carried out mathematically and systematically from the model of a controlled system; related mathematical theorems and their proofs are also given. The performance of the proposed adaptive control algorithm is analyzed through a design example and a DC motor control simulation     

Adaptive Fuzzy Switched Swing-Up and Sliding Control for the Double-Pendulum-and-Cart System

In this paper, an adaptive fuzzy switched swing-up and sliding controller (AFSSSC) is proposed for the swing-up and position controls of a double-pendulum-and-cart system. The proposed AFSSSC consists of a fuzzy switching controller (FSC), an adaptive fuzzy swing-up controller (FSUC), and an adaptive hybrid fuzzy sliding controller (HFSC). To simplify the design of the adaptive HFSC, the double-pendulum-and-cart system is reformulated as a double-pendulum and a cart subsystem with matched time-varying uncertainties. In addition, an adaptive mechanism is provided to learn the parameters of the output fuzzy sets for the adaptive HFSC. The FSC is designed to smoothly switch between the adaptive FSUC and the adaptive HFSC. Moreover, the sliding mode and the stability of the fuzzy sliding control systems are guaranteed. Simulation results are included to illustrate the effectiveness of the proposed AFSSSC.