一类控制系数未知非线性参数化系统的 输出反馈实际跟踪控制

研究了一类控制系数未知的非线性参数化系统的输出反馈实际跟踪控制问题。通过引入适当的坐标变换,将原始系统转换成不带有控制系数的新系统。为新系统设计了合理的高增益观测器,进而利用反推技术,设计了输出反馈跟踪控制器。仿真结果表明,通过选择合适的设计参数,所设计的输出反馈跟踪控制器可以保证系统所有的状态全局有界,并且当时间足够大时,跟踪误差收敛到零点的既定小领域内。     

凸极式永磁同步电机的状态误差PCH控制

针对凸极式永磁同步电机的最大输出功率和负载扰动抑制问题,本文提出了基于状态误差的端口受控哈密顿与L2增益的凸极式永磁同步电机最大输出功率控制方法。首先建立凸极式永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的PCH模型,根据最大输出功率原理给出了确定系统平衡点的方法,基于状态误差PCH方法的反馈镇定原理求出转速控制器,最后利用L2增益控制原理给出了负载扰动抑制控制算法。仿真结果表明,基于最大输出功率原理的状态误差PCH方法有效地实现了凸极式PMSM速度控制,并且L2增益控制对未知负载扰动具有较好抑制能力。该方法为凸极式PMSM的速度控制提供了新的方法,具有一定实用价值。     

基于状态误差PCH和L_2增益的永磁同步电机位置控制

针对隐极永磁同步电动机状态误差PCH控制系统因存在负载转矩扰动而产生位置稳态误差的问题,提出了一种基于状态误差PCH和L2增益相结合的控制方法。建立了基于dq坐标系的永磁同步电机的PCH系统数学模型,同时采用基于状态误差PCH和L2增益理论,并根据最大转矩/电流(MTPA)原理确定了在负载转矩恒定已知时系统的平衡点。利用状态误差PCH系统理论求出系统的控制器,在系统存在负载转矩扰动时,采用状态误差PCH系统理论和L2增益抑制扰动原理求出控制器。通过Matlab/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,在系统含有L2增益时,能够快速到达给定位置,并能够有效抑制负载转矩扰动,减小稳态误差,而且L2增益和状态误差PCH相结合能够抑制负载转矩扰动,使该控制器具有一定的实用价值。     

基于动态PLS框架的多变量无静差预测控制

针对动态偏最小二乘(DyPLS)建模方法容易导致模型与实际系统的失配,使控制系统产生静差的问题,提出基于DyPLS框架的多变量系统无静差模型预测控制(MPC)方法.将基于状态空间模型的MPC方法推广到DyPLS框架下.在内模型中采用状态空间模型描述系统的动态过程,利用该模型设计MPC控制器.该方法将内模型的状态作为控制系统的反馈,由于模型的失配导致该状态不能准确地描述系统的实际状态,导致了静差的存在.对该框架下的状态空间模型进行增广,引入扰动模型,利用状态观测器估计系统输出与模型输出的偏差.给出该增广模型的能观测性条件.为了采用卡尔曼滤波器的方法求取观测器的增益矩阵,分析原空间的数据投影到潜变量空间后变量方差的变化情况.该方法在控制中引入了输出反馈,保证了控制的无静差跟踪特性,能够抑制系统中的不可测扰动.Jerome-Ray的精馏塔模型的仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于状态反馈的单相LCL逆变器研究

较高的开关频率能够抑制低频谐波,但同时会引入大量的高频谐波,采用LCL型滤波器可以满足低频增益的同时衰减高频谐波,但该滤波器为一高阶系统,存在谐振尖峰.为了解决这些问题,本文提出了一种基于状态反馈的控制策略,采用状态观测器实现对系统状态变量的观测,利用状态反馈技术提高系统的鲁棒性,并利用该控制策略减少了系统传感器的数量.仿真和实验结果均验证了该控制策略是可行的.     

PMSM非线性解耦控制系统的L2增益干扰抑制

为了克服电机参数变化和负载扰动的不确定性对永磁同步电机动态解耦控制系统性能造成不利影响,提出一种带干扰抑制的永磁同步电机调速系统的非线性解耦控制方法,将参数变化和负载转矩扰动作为扰动输入,基于Lyapunov函数设计系统的状态反馈控制器,使得闭环系统对所有有界干扰是内部稳定的,且从扰动输入到输出满足任意小的有界L 2增益.仿真和试验结果表明:该控制策略能有效地改善调速系统的动态性能,增强其鲁棒性和抗干扰能力.     

具有异步控制器的离散马尔可夫跳变Lur’e系统的稳定性和e_2增益性能分析

本文研究了一类具有异步控制器的离散马尔可夫Lur’e跳变系统的稳定性及e_2增益性能.通过引入隐马尔可夫模型(HHM)来描述所设计的控制器和原始系统之间出现的异步现象.利用线性矩阵不等式(LMI)方法分析了闭环系统的稳定性和e_2增益性能.然后提出了一个充分条件使得闭环系统随机稳定,并使得从扰动到系统输出的e_2增益达到最小.同时,通过求解给定条件来设计一个由线性状态反馈和扇形有界非线性输出反馈组成的异步控制器.最后,给出了一个数值仿真例子来验证所提方法的有效性.     

跟踪问题控制器设计的一种新方法及应用

本文提出一种模型跟踪控制器设计方法使得线性时不变装置输出对参考模型系统输出具有良对好的跟踪特性。根据这种设计方法形成的控制器由参考模型系统状态(或估计状态)的前馈和受控装置状态(或估计状态)的反馈两部分组成。前馈增益和反馈增益计算简单且设计过程高度程序化。使用这种方法设计BTT导弹自动驾驶仪获得了满意的结果。     

基于降维切换观测器的切换系统扰动输入估计

针对一类具有扰动输入的不确定线性切换系统,提出了一种切换系统状态估计和扰动输入估计方法。通过输出矩阵变换和状态等价变换,解耦原切换系统的未知干扰输入,得到不受扰动输入影响的降维切换系统,并在此基础上设计切换降维观测器,以实现对切换系统状态的渐近估计;然后,通过考虑高增益滑模微分器,对系统的输出微分进行渐近估计,从而在切换系统状态和输出微分估计的基础上,提出一种扰动输入的重构方法。通过对切换系统实例进行数值仿真,验证了所提方法的有效性。     

非线性参数系统的鲁棒自适应输出反馈控制

采用自适应非线性阻尼和变能量函数的方法来抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动和未建模动态的影响,并用高增益观测器来估计系统的状态。 针对用输入输出模型描述的非线性参数系统提出的一种鲁棒自适应输出反馈控制法,不必对系统的未知参数进行估计,也不必通过产生附加动态信号来抑制未建模动态。 理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小。仿真结果例证了控制法的有效性。     

Delay-independent decentralized H∞ control for multi-channel discrete-time systems with uncertainties

A robust decentralized H∞ control problem was considered for uncertain multi-channel discrete-time systems with time-delay. The uncertainties were assumed to be time-invariant, norm-bounded, and exist in the system, the time-delay and the output matrices. Dynamic output feedback was focused on. A sufficient condition for the multi-channel uncertain discrete time-delay system to be robustly stabilizable with a specified disturbance attenuation level was derived based on the theorem of Lyapunov stability theory. By setting the Lyapunov matrix as block diagonal appropriately according to the desired order of the controller, the problem was reduced to a linear matrix inequality (LMI) which is sufficient to existence condition but much more tractable. An example was given to show the efficiency of this method.     

基于耗散理论的电力微分代数系统干扰抑制

为了进一步研究电力微分代数系统的干扰抑制问题,针对一类电力微分代数系统,拓展耗散理论的概念,并利用M导数方法对有不确定干扰的电力微分代数系统进行控制设计,给出了干扰抑制控制器.仿真结果表明,该方法对此类电力微分代数系统的干扰抑制、提高系统运行的稳定性效果明显.由于模型具有一般性,又考虑了干扰的影响,因此方法的适用范围更广泛,更具有一般性.     

Delay-independent decentralized H ∞ control for multi-channel discrete-time systems with uncertainties

A robust decentralized H∞ control problem was considered for uncertain multi-channel discrete-time systems with time-delay. The uncertainties were assumed to be time-invariant, norm-bounded, and exist in the system, the time-delay and the output matrices. Dynamic output feedback was focused on. A sufficient condition for the multi-channel uncertain discrete time-delay system to be robustly stabilizable with a specified disturbance attenuation level was derived based on the theorem of Lyapunov stability theory. By setting the Lyapunov matrix as block diagonal appropriately according to the desired order of the controller, the problem was reduced to a linear matrix inequality （LMI） which is sufficient to existence condition but much more tractable. An example was given to show the efficiency of this method.     

直线电机的基于模型扰动抑制设计

针对高精度，微进给永 线交流同步电机驱动系统，采用基于模型的扰动抑制方法，对诸如摩擦力，切削力，负载变动之类的扰动进行抑制，同时针对速度环设计了积分－比例（IP）控制器，以满足系统快速跟踪指令的要求，并具有较强的抗扰动能力，仿真结果表明，该控制方法响应速度快，抗干扰能力强，且能有效地提高加工精度。     

连续搅拌反应釜的非线性H_∞控制

以连续搅拌反应釜(CSTR)为例,研究了非线性系统存在控制量约束时的H∞控制问题,基于Hamilton Jacobi不等式,得到了系统的L2增益有限的充分条件,在这个条件下,得到了使闭环系统满足H∞扰动衰减性能准则的状态反馈控制器.     

风电机组变桨鲁棒控制

针对风电机组输出转速稳定控制问题,提出了一种基于定量反馈理论的桨距角鲁棒控制策略.由于在随机变化风速作用下,非线性的风机模型中部分参数是变化的,提出了基于线性系统稳定性图形作为判据的定量反馈的变桨鲁棒控制器设计方法,以减弱风机模型不确定因素对输出转速的影响.结果表明,所提出的控制器对高风速区扰动风速作用下系统的输出稳定性能具有较好控制效果,并且对风电机组能量传动模型中参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

一类不确定高阶随机非线性系统的自适应镇定

通过状态反馈和自适应技术解决了一类不确定高阶随机非线性系统的全局镇定问题.尽管对于确定性系统的类似问题已有大量研究,但由于存在随机干扰的影响,研究该问题同样具有重要意义,并且,更难以找到合适的二次连续可微的控制李亚普诺夫函数.通过引入新的控制李亚普诺夫函数并利用增加幂积分的方法,成功地设计了自适应连续状态反馈控制器,使得原系统的状态在概率意义下全局渐近稳定,而其他闭环系统状态在概率意义下全局稳定.仿真算例验证了控制器设计方法的有效性.     

静液传动混合动力车辆的定量反馈鲁棒控制器设计

针对静液传动混合动力车辆起动制动过程中参数摄动量大和负载变化范围大等问题,采用定量反馈理论,进行了系统的鲁棒稳定性、干扰抑制和跟踪性能设计。设计了具有鲁棒性能的控制器,结合摩擦转矩动态补偿器组成了静液传动混合动力车辆的控制系统。试验结果表明:所设计的定量反馈鲁棒控制系统具有良好的控制效果,可有效抑制系统参数大范围摄动、强非线性以及外界干扰的影响,提高了系统的鲁棒稳定性和动态性能。     

On a novel non-smooth output feedback controller for the attitude control of a small float satellite antenna

A novel non-smooth controller of the second order double integrator system with a bounded disturbance is proposed, which stability is proved and which disturbance rejection capability is analyzed by MATLAB simulation experiments. The novel non-smooth output feedback controller and tracking differentiator are applied to control the azimuth servo system of the small floating satellite antenna. The MATLAB simulation and hardware in the loop simulation experiments are conducted. The experiment results validate that the non-smooth output feedback controller with stronger surge and sudden disturbance rejection capability can realize the stable azimuth servo control of the small floating antenna to ensure the communication between the target satellite and the antenna with high quality.     

一类时滞广义系统的鲁棒控制

针对一类状态和输入均带有时滞和扰动且输出带有扰动的不确定广义系统,研究了该系统的鲁棒控制问题。利用Riccati方程的方法通过选择适当的lyapunov函数,得到该广义系统渐近稳定的充分条件。并基于Riccati方程给出了该控制器的设计方法。使得对于所有允许的不确定性,闭环系统渐近稳定且具有性能指标。仿真实例表明了该设计方法的有效性。