非线性系统高阶微分反馈控制

提出了不依赖系统模型的高阶微分反馈控制思想，控制目标是系统输出及其微分和高阶微分逼近设定输入及其微分和高阶微分，极大地提高了对控制品质要求。基于这种思想设计了能高品质地提取量测信号的微分和高阶微分的高阶微分器（HOD, highorder differentiator），该HOD参数少，容易调节，并给出其稳定性、收敛性和滤波特性的证明；另外，对带有未知扰动、模型未知的非线性SISO和MIMO系统分别设计了基于HOD的高阶微分反馈自适应控制器(HODFC, high order differentials feedback adaptive controller)，给出了闭环系统稳定性和鲁棒性分析，并且实现了线性化解耦控制。     

光电平台伺服系统自抗扰滑模控制

提出一种基于参考模型的自抗扰滑模控制器,它包括一个自抗扰控制器和一个全局滑模控制器.根据参考模型,利用跟踪微分器设计自抗扰控制器,控制参考模型的输出精确跟踪指令输入信号.全局滑模控制器控制伺服系统被控对象的输出高精度跟踪参考模型的输出.光电平台伺服系统的实验结果证明该新型控制器能有效补偿系统的参数不确定性和非线性扰动,提高了伺服系统的跟踪精度.系统具有全局鲁棒性.     

预测控制技术在供气压力系统中的节能应用

介绍通过在线数据采集系统采集供气系统压力站的电机电流、放空阀开度、气体流量等数据,将数据作为预测控制器输入信号,同时通过压力变送器采集管网压力数据作为预测控制器调压控制信号,预测控制器通过多目标决策的忧患算法形成PID调节器输入信号,利用PID调节器的输出信号驱动变频器控制电机,改变电机运行效率,驱动气体压缩机运行,保证供气系统管道网络压力动态平衡,同时有效避免空压系统卸载和供气管道放空等操作,达到节能的目的。     

时滞加速度反馈的振动主动控制方法研究

在采用加速度传感器的振动主动控制中,为了克服加速度信号经数值积分分别得到位移信号和速度信号时的累积误差,并考虑系统中的输入时滞,基于等维法(Reduction Method)和输出状态导数反馈思想,提出一种连续时滞加速度反馈控制器设计方法。为了在实际测控系统中便于计算机操作,应用积分离散化方法,将该连续控制器转换为离散形式。以粘贴有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为仿真控制对象,采用该控制器控制含输入时滞的智能梁的自由振动系统,并与加速度反馈控制器控制的同一时滞系统的稳定性及控制效果作对比。仿真结果表明,所提时滞加速度反馈控制器具有较宽的参数稳定区间和较好的控制效果,且当系统时滞存在较小扰动时,该控制器对时滞量具有一定的鲁棒性。     

高速精密轧辊磨头主轴驱动控制系统设计

高速轧辊磨床是冶金生产领域一种不可或缺的重要设备,它是基于高精度和稳定可靠的电气控制系统来实现对磨削过程的准确控制。针对一种砂轮线速度在80 m/s以上的高速轧辊磨床,以FX_3UPLC作为控制器,采用与PLC（programmable logic controller,可编程逻辑控制器）标准配套的A/D及D/A特殊功能模块,组成PLC模拟量控制系统,设计了基于FX_3UPLC和变频器控制的高速精密轧辊磨头主轴驱动控制系统。介绍了高速精密轧辊磨头运行时的控制要求及磨头主轴电机变频调速控制系统的组成、控制方案及信号处理方法,设计了硬件电路、电机速度控制梯形图及系统通信程序。利用组态王软件开发了上位机监控界面,通过上位机组态界面输入框设定电机转速,加入模拟量编码器作为主轴电机转速反馈传感器,引入PID速度闭环控制系统,使得电机能够在给定转速下稳定运行。系统采用PLC对模拟量信号进行实时采集,经数模计算和反馈,实现轧辊磨头主轴系统各过程变量的实时监测和主轴电机输出转速的在线调整。该系统运行稳定,具有较好的抗干扰性能,保证了高速精密轧辊磨头连续可靠、安全高效的运行。     

基于PLC的火力发电机组主汽温微分先行控制器分析

鉴于火力发电在电力工业中的特殊地位,作为核心部分的火力发电机组是首要改进的设备。主汽温对象的控制作为火力发电机组的重要参数,在火力发电机组组成中是主要的控制对象。为解决火力发电机组锅炉组汽温有非线性、多变量、多扰动、大滞后等问题。将基本PID控制器、模糊PID控制器及微分先行PID控制器三者应用于锅炉组汽温控制系统,并在仿真平台创设的仿真环境下进行试验。试验结果显示,微分先行PID控制器具有较其它PID控制器优势明显。微分先行PID控制器不仅减少了滞后时间问题,减小了超调量,它的控制性与动态特性与模糊PID控制器相当,比基本PID控制器性能更好。在控制结构和可靠性保障上,微分先行PID控制器优于模糊PID控制器。微分先行PID控制器实现了基于PLC程序设计,其市场前景广阔,是火力发电机组的主汽温控制器的首选。     

基于CIMS结构的通用实验培训平台的设计与实现

针对现场总线、可编程控制器、直流调速和交流调速等课程教学和包装企业培训要求，设计了通用控制实验装置，介绍了实验装置的选型、系统组成和功能，并给出实验实例，应用结果表明，该系统配置灵活，功能全面，造价低廉，能满足现场总线、可编程控制器等多个课程实验及包装企业技术人员培训的需要。     

基于单片机的货运电梯控制器设计

对建筑施工中的货运电梯实施自动控制的控制器进行了研究,实现了以89C51为主控芯片、行程开关为信号检测核心的货运电梯控制,具体阐述了系统的总体设计、硬件结构和软件模块．该控制器具有抗干扰能力强、运行安全可靠、制造成本低等特点,在建筑货运电梯的生产中得到了应用,显示了很好的应用前景．     

基于VC++的多波形信号参数自动校准软件的开发

以VC++作为程序开发环境,针对可以产生多波形信号的函数信号发生器进行的自动校准软件的开发.介绍软件的开发意义、软件界面的设计、软件运行的机制和承载载体以及校准结果的处理.     

交通灯信号控制器的设计研究

交通灯信号控制器作为城市交通系统的重要组成部分,对于治理城市交通拥挤、违章控制等方面具有重要意义。而随着电子设计自动化的发展,交通灯信号控制器正朝着智能化的方向迈进,相应的对交通灯信号控制器的设计要求也提出了更高的要求。本文主要对交通灯信号控制器的设计出现的主要问题进行了分析,阐述了基于单片机、基于PLC以及基于VHDL进行交通灯信号设计的优缺点,指出了智能化将是交通灯信号控制设计的发展趋势。     

PDF策略在变载荷高性能控制系统中的设计及仿真

为了实现非线性变化的变载荷负载系统的高性能控制,通过集成基于MATLAB的PDF（伪微分反馈）控制器模型、PMSM电机驱动及控制模型和基于ADAMS的执行传动机构和负载实体三维模型的方法,建立基于PDF控制策略和变载荷负载特性的控制系统设计和性能仿真模型,实现基于PMSM伺服电机驱动变载荷负载对象的控制系统集成设计和系统异构模型集成仿真．同时,在该系统模型构架基础上,进行PDF控制器设计和仿真验证．通过与传统PID算法的控制仿真结果比较,表明了PDF控制算法在变载荷负载情况下的控制精度、抗干扰能力、鲁棒性等方面的特点及在一定程度上较PID算法的优越性．     

分数阶PIλDμ控制器参数λ和μ分析

针对分数阶PI^λD^μ控制器的积分阶次λ和微分阶次μ在0<λ,μ<2的范围内变化时,对分数阶控制系统的影响进行了频率特性和阶跃响应分析,给出了阶次取值的合理范围。首先采用分数阶微积分方程的数值解法,对分数阶闭环控制系统进行数值计算,且其中的分数阶微积分算子用近似计算公式来代替。然后分别采用分数阶PI^λ控制器和分数阶PD^μ控制器当积分阶次λ和微分阶次μ变化时,利用Bode图从频率特性和单位阶跃响应两方面分别对其性能进行分析,频率特性分析与实际阶跃响应的结果一致,表明分数阶PIλDμ控制器的积分阶次λ和微分阶次μ均有一较佳的取值范围。     

基于微分几何法的非线性分数阶悬架主动控制

现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架的动力学性能。针对含有三次方非线性刚度及分数阶阻尼的二自由度1/4汽车悬架模型进行研究,利用Oustaloup滤波器算法对悬架系统中的分数阶微分进行近似计算,分别采用PID控制器和基于微分几何理论反馈线性化的LQR控制器对该悬架系统进行主动控制。结果表明,基于PID控制器的主动悬架和基于反馈线性化LQR控制器的主动悬架都能有效提高汽车悬架的舒适性和稳定性,其中反馈线性化LQR主动控制效果明显优于PID控制。     

具有力觉临场感的遥操作操纵器关键技术研究

具有力觉临场感的遥操作操纵器是主、从遥操作系统重要的人机接口,它可以向远端从机械手传送位置、姿态、速度和力等多种信息,同时可以接收从机械手的力/力矩等信息,为操作者提供力觉临场感。其性能直接影响遥操作系统的透明性、稳定性,提供有效的力觉反馈是其研究、设计的关键。对力觉临场感操纵器设计中位置控制精度、操纵器的动态特性、操纵器的各向同性、稳定性、人体工程学指标等方面的性能要求进行了分析,对其结构形式、各向同性与结构非奇异性等结构设计方面的问题进行了研究,对各种驱动方式的特点进行了比较,并对检测与控制系统结构对于系统性能的影响进行了研究。研究表明,在结构设计时,采用机械上解耦、运行过程中惯性保持不变的机械结构,将使控制算法简化。研究结果对于该类装置的研究与开发具有借鉴作用。     

A robust hybrid fuzzy–simulated annealing–intelligent water drops approach for tuning a distribution static compensator nonlinear controller in a distribution system

This article presents a novel hybrid optimization approach for a nonlinear controller of a distribution static compensator (DSTATCOM). The DSTATCOM is connected to a distribution system with the distributed generation units. The nonlinear control is based on partial feedback linearization. Two proportional-integral-derivative (PID) controllers regulate the voltage and track the output in this control system. In the conventional scheme, the trial-and-error method is used to determine the PID controller coefficients. This article uses a combination of a fuzzy system, simulated annealing (SA) and intelligent water drops (IWD) algorithms to optimize the parameters of the controllers. The obtained results reveal that the response of the optimized controlled system is effectively improved by finding a high-quality solution. The results confirm that using the tuning method based on the fuzzy-SA-IWD can significantly decrease the settling and rising times, the maximum overshoot and the steady-state error of the voltage step response of the DSTATCOM. The proposed hybrid tuning method for the partial feedback linearizing (PFL) controller achieved better regulation of the direct current voltage for the capacitor within the DSTATCOM. Furthermore, in the event of a fault the proposed controller tuned by the fuzzy-SA-IWD method showed better performance than the conventional controller or the PFL controller without optimization by the fuzzy-SA-IWD method with regard to both fault duration and clearing times.     

Design of a class of extended dynamic linear controller via LMI approach

Abstract

In this paper, a class of dynamic linear controller is presented and formulated in terms of linear matrix inequalities (LMIs) for multiobjective control. The structure of this class of controller is based on a generalization of the types of proper controller and proportional‐integral‐derivative (PID) controller, and possesses tunable pole dynamics as well as measurement derivatives. Following discussions on the structural characteristics and limitations, a design algorithm with multiobjective performance is presented for this type of proposed controller. Then, the achieved performance levels as well as simulations of the frequency and time responses of the proposed controller in comparison with the proper type and state feedback controllers are demonstrated through the numerical construction of pole regions with constrained H ₈, H ₂, and mixed H ₂/H ₈ optimization for two design models regarding aircraft longitudinal control and satellite attitude control, respectively.     

跟踪系统中多闭环控制模式的分析和实现

实现高精度跟踪,尤其在外界干扰力矩下,必须增加系统刚度来提高系统的扰动抑制能力.提出将加速度反馈引入常规的跟踪系统控制方式中,实现了由电流环、加速度环、速度环、位置环构成的四闭环控制模式.高增益的加速度反馈为系统提供一个响应更快、带宽更宽的内环,克服了单纯速度反馈带宽窄的特性.首先从理论上分析和证明了该方法的意义,多闭环控制模式可以提高系统的刚度,从而增强系统的抗扰动能力;同时,在加速度反馈的基础上研制前馈控制器,能够进一步提高大速度目标的跟踪性能.在某一实际的系统中对多闭环控制模式进行了实验验证,结果表明:同以往的控制方法相比扰动抑制带宽由15 Hz 提高到30 Hz ;并且在10 Hz 以下频率获得了-30 dB 抑制能力.     

A multi-agent-based intelligent STEP-NC controller for CNC machine tools

ISO 6983 has now been considered as a bottleneck for developing next generation CNC machine tools. STEP-NC is a new interface standard between CAD/CAM systems and CNC machines, which not only provides an object-oriented data model for CNC with a detailed and structured data interface that incorporates feature-based programming, but also represents a data model for intelligent computer numerical controllers. This paper presents a conceptual framework of holonic compliant data interference for numerical control STEP-NC controller to implement intelligent control for Computer Numerical Control (CNC) machine tools. The architecture is comprised of 14 functional agents, such as interpreter agent, process planning agent, NCK/PLC agent, decision-making agent, etc. These agents can co-operate closely to carry out various functions of the intelligent STEP-NC controller in a desired manner. The process flow for the STEP-NC controller is analysed. Furthermore, the implementation for two functional agents (i.e. interpreter agent and process planning agent) is described in detail. Finally, the preliminary development of a prototype system is discussed. As a result, the framework and implementation methods proposed provide a paradigm for future implementation of an intelligent STEP-NC controller.     

机动车车室内复合主动噪声控制系统的设计

本文在系统研究主动噪声控制技术和机动车辆内噪声来源的基础上,提出利用复合主动噪声控制思想,改善机动车辆室内噪声环境的方案及其算法实现。具体地说,就是利用反馈主动噪声控制系统,抵消低频噪声对车室内的总噪声辐射;利用前馈主动噪声控制系统,抵消发动机噪声的基频分量及其多次谐波分量。分析表明：该方案具有较好的除噪效果和较高的实用价值。