预测控制 第六讲 多变量系统的解耦预测控制

预测控制──第六讲多变量系统的解耦预测控制成都电子科技大学（成都）周云钟上一节以多变量系统的动态矩阵控制讨论了多变量系统的预测控制问题。本讲介绍多变量系统的一种新的预测控制方法，即频域解耦、时域预测与优化的算法。１多变量系统的频域解耦设计设一个ｍ输入...     

特征结构下多变量预测控制系统的闭环反馈结构及其应用

文献[1]把多变量频域设计方法和单变量预测控制结合起来,提出了在特征结构下的多变量预测控制算法。本文在此基础上提出了特征结构下多变量预测控制系统的闭环反馈结构。利用此反馈结构不仅可有效地减少多变量预测控制算法的计算量及所需的存贮空间,而且还可以方便地判别此类预测控制系统的闭环稳定性。文中以火力发电厂中带汽-汽换热器的20万千瓦火电机组汽温系统为例进行了预测控制的仿真,仿真结果表明,用本文所提出方法设计的多变量预测控制系统,具有良好的控制效果。     

基于TMS320LF2407 DSP的直流电动机微机调速研究

文中针对小功率无刷直流电动机,利用数字信号处理器(DSP)设计出了一种无刷直流调速系统.该系统采用遗传算法对电流和转速调节器的PI参数进行了优化,从而利用仿真设计出了速度和电流调节器的最佳参数,得出相应的时域、频域响应曲线和相应的时域、频域响应性能指标,其优良特性对设计出的实际调速系统有重要的指导意义.     

并矢展开法在电厂单元机组负荷反馈控制设计中的应用

本文简要地介绍了多变量频域法中的并矢展开法及其实用形式—近似并矢展开法,并用它设计了单元机组负荷反馈控制系统.文中就近似并矢展开的ω_1选择问题提出了简便的工程估计法,最后本文把并矢展开法与多变量频域法的其它两种主要方法作了比较,说明了并矢展开法更适合于单元机组负荷反馈控制系统的设计.     

专家系统支持下的多变量系统频域设计法

由Rosenbrock,MacFarlance等英国学者发展起来的线性多变量控制系统的频域设计法,其实质是一个带有试凑性质的频域设计法,人机交互频繁,且需要一定的经验,这就要求发展具有良好的人机交互环境及一定智能的多变量系统频域设计法的CAD软件包,AI技术,尤其是专家系统(ES)在开发这种新一代的CAD软件包中起着极其重要的作用,文中主要分析了逆Nyquist阵列法(INA)中需要人的经验进行指导的地方,并在此基础上用产生式规则建立了相应的知识库,同时还提出了基于动态数据库专家系统的体系结构。     

基于多变量频域分解的动态时频过程监控方法研究

提出一种基于多变量频域分解的新型动态时频监控方法.结合已有的频域独立成分分析方法以及带约束的非负分解处理,引入时间滑动窗口,在短时窗内动态提取多重主导功率频谱.提出了多种趋势图,以及反映过程变量对主导频谱贡献程度的显著度指标图.该方法能有效地监控过程系统中主导成分的频率、能量的变化趋势以及过程变量的贡献度,适合于非稳态过程监控以及故障检测与定位.仿真实验表明了该方法是可行的.     

利用广义内作用矩阵对多变量非最小相位系统进行最小相位/全域通分解

对于任意可检测和左可逆多变量非最小相位系统, 给出了其最小相位 /全域通分解的显示解. 本文的结果表明全域通因子是系统的广义内作用矩阵的逆矩阵. 因此, 直接求解系统的广义内作用矩阵便可得到上述频域分解的显示表达式. 由于本文的方法是频域法, 它可以成为对现有时域法的补充.     

一个以多变量频域方法为基础的控制系统设计软件包

本文介绍一个在微型机上实现的基于多变量频域方法的控制系统 CAD 软件包的设计思想、软件结构和功能。MFCSDP 是国内第一个 FORTRAN 语言编制的较完整的多变量频域法 CAD 系统,也是CCSCADP~(**)的一个子系统。     

多变量系统频域设计技术及CAD(六)

多变量控制系统序列回差设计方法(SRD)是D.Q.Mayne 教授根据 Rosenbrock 教授把古典的单变量控制系统频域设计方法应用到多变量控制系统这一思想,结合 Bode 的回差概念于1973年首先提出来的。它为英国学派的现代频域设计法增添了新的内容。序列回差法是将多变量控制系统的设计化     

多变量控制系统频域分析和设计的综述

本文介绍了多变量系统频域分析和设计方法的一些最新发展。在系统分析方面,主要介绍特征轨迹(CL)方法和主增益、主相位的方法。在系统综合方面,主要介绍方向排列(alignment)技术,鲁棒性准则和逆结构正则化(RFN)补偿器,最后作者们对多变量系统分析和设计中的频域法的研究前景进行了展望。     

Remote control of an ultrasonic motor by using a GSM mobile phone

In this study, remote control of an ultrasonic motor has been implemented by using a standard GSM mobile phone. To drive the ultrasonic motor a digitally controlled drive system has been designed. Then a tone decoder circuit and microcontroller have been added between output of a mobile phone and the drive system of the motor. This system is flexible to be controlled with both GSM and DTMF based phones. With the developed drive and control system the overall control of the ultrasonic motor has been achieved. The system has been tested for different speed, position and direction conditions successfully. The experimental results verify that the GSM controlled drive system is highly effective, reliable, proper and applicable to achieve remote control of the ultrasonic motor. This study gets novel and important point of view for GSM based remote control applications addition to the control of ultrasonic motors.     

Adaptive control of a nonlinear dc motor drive using recurrent neural networks

A model-following adaptive control structure is proposed for the speed control of a nonlinear motor drive system and the compensation of the nonlinearities. A recurrent artificial neural network is used for the online modeling and control of the nonlinear motor drive system with high static and Coulomb friction. The neural network is first trained off-line to learn the inverse dynamics of the motor drive system using a modified form of the decoupled extended Kalman filter algorithm. It is shown that the recurrent neural network structure combined with the inverse model control approach allows an effective direct adaptive control of the motor drive system. The performance of this method is validated experimentally on a dc motor drive system using a standard personal computer. The results obtained confirm the excellent disturbance rejection and tracking performance properties of the system.     

直驱式巷道超前支架油缸控制方法

考虑到传统的阀控液压系统存在伺服阀容易因受到油液污染而无法正常工作、阀控液压系统效率低、节流损失大、造成能源浪费等问题,研究一种基于伺服电机直驱液压泵的超前支架电液控制方法.伺服电机直驱液压泵系统由于电机的启动和转向过程中存在滞后性,因此使用常规PID算法的控制效果较差,使用模糊PID算法对伺服电机直驱液压泵系统进行控制.使用Matlab/Simulink仿真软件建立本文研究的直驱泵控巷道超前支架控制系统的仿真模型,并建立超前支架的实验样机,使用常规PID与模糊PID算法进行对比研究,研究结果表明:模糊PID算法作用下,伺服电机直驱液压泵的超前支架液压缸位置变化的超调量更低,调整速度更快,能够快速跟踪给定信号曲线,具有较好的鲁棒性.     

带式输送机多机变频驱动功率平衡控制研究

针对多机驱动带式输送机在负荷变化、加减速过程中极易出现因功率不平衡而造成电动机过载甚至损坏等问题,依据转矩分配原则推导出电动机转矩分配公式;采用变频驱动的主从控制方法,主机为速度、磁链闭环的矢量控制,从机为速度级联下的转矩控制,主、从机在转矩分配给定情况下进行转矩闭环控制;建立了功率平衡控制系统模型,并给出了双电动机拖动功率平衡控制系统结构。Matlab仿真结果表明,在负荷变化、加减速过程中各电动机输出转矩可实现按比例分配,证明了功率平衡控制系统的有效性。     

直线加速器治疗床电机驱动及控制

直线加速器治疗床主要用于肿瘤治疗时将病员的病灶置于辐射野内。为提高其运动精度和可靠性,本文以Atmega128单片机作为控制单元,运用PWM控制方式,采用驱动芯片IR2112、FGA25N120构成H桥驱动单元,设计了一种高性能的电机驱动控制系统。经过实际测试使用,该系统能提供足够大的驱动功率,使治疗床平稳和精确地运动。     

SPARK-Ⅱ转鼓及控制棒驱动机构交叉冗余伺服驱动控制系统的设计

SPARK-Ⅱ转鼓及控制棒的驱动机构需要高可靠的驱动控制,实现该驱动控制功能的设备定义为转鼓及控制棒驱动机构驱动控制器,是指把堆控计算机的指令转化为驱动机构的驱动信号,并能通过对驱动机构的状态采集实现对多套转鼓及控制棒驱动机构的精确控制的控制系统。驱动控制器开展具备双冗余控制器对多台双冗余机构的交叉冗余伺服驱动控制设备的设计,控制器由两组备份的逻辑控制单元、电机交叉冗余切换单元、旋变测量信号切换单元、模拟量调理与切换单元、电磁驱动控制单元及9组电机驱动单元等组成,并通过1553B与堆控计算机通信。通过采用工业器件对设计的控制器的性能进行了检验,设备具备良好的控制性能,能够满足对转鼓及控制棒驱动机构的控制。系统接口满足航天相关规范要求。     

基于DSP和CPLD的四相容错电机控制系统硬件设计

主要完成了一个以DSP2808为控制核心,结合CPLD进行组合逻辑控制的四相容错电机控制系统的硬件设计;系统通过CPLD发出控制信号控制H桥来驱动电机,通过霍尔电流、位置传感器来进行电机驱动电流、转子位置、电机转速信号的采集,将采集信号送入CPLD和DSP进行闭环控制;对280V供电电压条件下,IGBT的栅极电压和电机的相电压进行了测试,电压波形符合要求,电机运行良好;实际测试结果表明基于此硬件系统的控制电机具有功率大、运行可靠、带负载能力强等优点.     

感应电动机调速系统的自适应逆控制

针对电压源型逆变器供电的感应电动机调速系统,提出了一种自适应逆控制方法,实现了电磁转矩和定子磁链的解耦控制．应用得到的逆系统将多变量、非线性、强耦合的感应电动机调速系统解耦为电磁转矩和定子磁链两个一阶线性子系统,从而简化了各个闭环线性调节器的设计难度．为了提高系统的鲁棒性,利用递推最小二乘算法实时辨识电动机参数,降低了参数变化对系统性能的影响．使用MATLAB软件进行了仿真实验,实验结果验证了理论分析的正确性和控制方案的可行性．     

载人自平衡电动独轮车的控制系统设计

针对电动独轮车的载人自平衡功能,建立电动独轮车控制系统,设计控制系统的硬件和软件.硬件部分主要由以STM32单片机为核心的控制系统、MPU6050姿态感知系统、电机驱动系统和直流无刷电机等模块组成.软件部分是在KEIL软件平台下采用C语言编写程序,主要实现对采集到的姿态数据进行卡尔曼滤波处理、PID控制算法以及电机驱动等功能.研究结果表明,电动独轮车具有较好的载人自平衡效果.     

一种高性能的步进电机运动控制系统设计

文中介绍了一种应用于舞台电脑灯控制系统的高性能步进电机运动控制系统,以及步进电机的细分驱动原理和自适应调速算法。使用细分驱动可以显著地减小步进电机的低频振动;使用自适应调速法,可以在保证系统的实时响应性的前提下,实现不同运行状态间的平滑过渡。