具有状态约束与输入饱和的全向移动机器人自适应跟踪控制

研究了全状态约束与输入饱和情况下的全向移动机器人轨迹跟踪控制问题.首先,针对一类三轮驱动的全向移动机器人,考虑系统存在模型参数不确定与外部扰动,建立了运动学与动力学模型;其次,利用障碍Lyapunov函数,结合反步设计方法,有效处理全向移动机器人跟踪过程中存在的状态约束,保证所有状态变量不会超出状态约束的限制区域;然后,针对系统参数不确定和未知有界扰动,设计相应的自适应律进行处理;同时,提出一种抗饱和补偿器保证机器人输入力矩满足饱和约束;并且利用Lyapunov理论分析证明了当选取合适的控制参数时闭环系统中的所有信号均能保证一致有界;最后,通过与未考虑状态约束和输入饱和的控制器以及经典比例-微分控制器进行仿真对比,验证了该方法的有效性和鲁棒性.     

一类量化非线性系统的指令滤波反推控制器设计及其在车辆悬挂系统中的应用

针对1类具有量化输入信号的非线性系统,设计了其指令滤波反推控制器,并利用Lyapunov稳定性理论,分析了闭环系统的稳定性,证明了指令滤波反推控制器能够有效地简化积分反推控制器设计时对虚拟控制求偏导的计算,特别是当系统的阶数比较高时,优势会更加明显,表明指令滤波反推控制器比积分反推控制器更适用于实际控制系统。最后,将理论分析结果应用于车辆的主动悬挂控制系统,并进行仿真验证,实验结果验证了本文所提控制算法的有效性。     

基于反步法的串级连续搅拌反应釜离散时间模糊自适应控制

针对串级连续搅拌反应釜离散时间系统,基于欧拉法、自适应反步控制方法、模糊逻辑系统及李雅普诺夫稳定性分析设计了模糊自适应控制器。欧拉法对连续搅拌反应釜动态数学模型进行离散化处理;利用模糊逻辑系统的逼近特性去近似系统中存在的非线性函数,减少在线计算量;自适应反步控制方法简化了控制器的设计过程;利用差分李雅普诺夫函数证明了闭环系统的稳定性。MATLAB仿真结果表明,所提出的控制方案能够保证闭环系统所有的信号都是最终有界的,跟踪误差也能收敛到一个无限接近于零的领域内,验证了所设计控制器的有效性。与现有控制方法相比,该控制方法不仅能够克服系统中存在的非线性问题,还具有在线计算量小、控制器结构简单的优点。     

非线性中立随机跳变系统的鲁棒H_∞滤波

研究了非线性中立随机时滞马尔科夫跳变系统的鲁棒H_∞滤波问题,该系统在状态向量和测量输出中都含有非线性扇形扰动。通过构造合适的Lyapunov函数,并结合线性矩阵不等式技术,使其滤波误差动态系统满足随机稳定性和一定的H_∞性能指标。最后,利用Matlab的LMI工具箱进行数值仿真,求取相应的状态响应和输出响应曲线。数值算例结果表明本文方法降低了鲁棒H_∞滤波的保守性,从而验证了本文方法的有效性和优越性。     

基于AFSA的统一潮流控制器的优化设计

为进一步提高统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)的输电能力与稳定性,需要优化其控制器结构。提出利用人工鱼群算法(artificial fish swarm algorithm,AFSA)优化模糊PI控制器的量化因子和比例因子,进而优化隶属函数及模糊控制规则。在PSCAD/EMTDC单机无穷大仿真系统中,模拟了输电系统稳态和三相短路暂态2种情况,分别采用常规PI控制、传统模糊PI控制、遗传算法PI控制及ASFA模糊PI控制4种方法对UPFC进行了仿真。结果表明:采用ASFA模糊PI控制的UPFC控制效果最优,迭代次数少、收敛速度快、超调小、系统调节响应速度快、稳定性高。     

模糊控制集中供热控制器的MATLAB仿真

由于集中供热系统的非线性、时变性、随机干扰及对象模型参数的不确定因素,使得传统控制难以进行精确的完成控制任务,从而存在对能源的极大浪费.而模糊控制以其强大的函数映射能力,它能够通过输入、输出数据对过程进行有效的学习,进而可以很好地解决这一问题,并能够在很大程度上节省资源.本文利用长春兴隆公司提供的全年供热的数据,以供水流量和室外温度作为输入,以回水温度作为输出,设计出了二维的集中供热的模糊控制器,利用MATLAB中的模糊推理工具箱,对设计出的模糊控制器进行了仿真.     

分数布朗运动驱动的广义模糊系统的滑模控制

研究了分数布朗运动驱动下时滞广义T-S模糊系统的滑模控制。首先将T-S模糊系统模糊混合后得到了模糊模型,针对此模型构造了滑模面函数和设计滑模控制器。目前处理分数布朗运动的Lyapunov泛函多采用指数型,该类型Lyapunov泛函有一定的保守性,因此构造了一类新型Lyapunov泛函,然后通过线性矩阵不等式以及Gronwall不等式分析了滑动模态的有限时间随机有界问题,给出了有限时间随机有界的充分条件。为了保证模糊系统能在有限时间内到达滑模面讨论了滑模的有限时间可达性。最后通过数值算例验证了以上结论的有效性。     

异结构超混沌系统的自适应函数投影同步

针对异结构分数阶和整数阶超混沌系统的函数投影同步(FPS)及其响应系统参数识别问题,利用Laplace变换将分数阶微分变换到Laplace域中,然后再利用整数阶微分来逼近分数阶微分,把异结构(分数阶和整数阶)混沌系统的同步问题转化为同结构(整数阶)系统的同步。利用缩减驱动系统维数以达到驱动、响应系统维数一致。根据Lyapunov稳定性理论,设计了非线性控制输入机制和参数更新规则。MATLAB数值仿真结果验证了所设计的控制器和参数更新规则的有效性。所提的内容为整数阶和分数阶的有关同步提供了一种新的思考方法。     

建筑维护结构表面换热过程辨识数学模型

采用了动态系统的随机型输入,输出离散差分方程,分别建立了以建筑围护结构表面与空气间的温差作为输入信号,建筑围护结构表面热流作为系统输出信号的单输入,单输出建筑维护结构表面换热过程系统辨识离散数学模型;和以辐射强度,墙体表面温度和空气温度作为输入信号,墙体表面热流作为系统输出信号的多输入,单输出建筑维护结构表面换热过程系统辨识数学模型,得出了建筑墙体表面换热过程相应的Z传递函数模型描述。为研究建筑围护结构表面换热过程找到了一种新的方法。     

抗震结构的模糊优化设计

文献[1]和[2]中指出,结构优化设计的目标函数和约束函数中包含有大量的模糊信息,提出了结构模糊优化设计的概念和物理量(结构反应和尺寸)在模糊许用范围下的α-水平截集解法。 本文进一步提出了抗震结构模糊优化设计的方法。为此定义了模糊预测烈度、模糊反应谱、结构的模糊反应,给出了具有广义模糊约束(包括模糊约束函数及其取值的模糊允许范围)的模糊规划的解法。文献[1]和[2]中所用的α-水平截集解法是它的特例。这个解法的基础是给出了模糊约束函数对其允许模糊取值范围的满足度的概念,并利用它把问题转化为一系列非模糊规划,从而得到一个最优点序列,这就为求解模糊规划奠定了基础。 在抗震结构优化设计中,第一步利用上述方法求得结构最小造价点集,各设计点对应着不同的设防水平;第二步在目标函数中综合考虑初始造价和未来若干年震害损失期望,求得最优设防水平及与其对应的一个最优设计方案。     

车辆-座椅主动悬架滑模控制器设计与优化

为提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性,建立三自由度1/4车辆-座椅主动悬架系统模型,结合滑模变结构控制理论,提出一种车辆主动悬架和主动座椅悬架的滑模集成控制策略。基于滑模面到达条件,利用Lyapunov稳定性理论对滑模控制器稳定性进行验证。以座椅悬架动挠度和控制器控制力输出为约束,建立以座椅质心垂直加速度、车辆悬架动行程和轮胎动位移为控制目标的多目标优化问题,利用粒子群算法对滑模控制器参数进行多目标优化,并在MATLAB环境下建立仿真程序进行数值仿真。仿真结果表明:与优化前的悬架系统和被动悬架相比,优化后悬架系统的座椅质心垂直加速度、车辆悬架动行程和轮胎动位移目标均有一定程度的减小,车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性得到了较好的改善。     

低-低压燃气调压器测试装置压力控制研究

以低-低压燃气调压器测试装置中控制用调压器(以下简称控压器)的输出压力(即被测调压器的入口压力)控制系统为研究对象,介绍测试装置的组成和工作过程、电-压控制器的工作原理、控压器的结构原理和工作流程,给出控压器输出压力(以下简称输出压力)控制能力的评价方法。提出并分析3种输出压力控制方法的工作原理,3种方法是控压器控制、电-压控制器配合控压器的开环信号控制(以下简称开环电-压信号控制)、电-压控制器配合控压器的闭环信号控制(以下简称闭环电-压信号控制)。通过试验,对比分析3种控制方法的输出压力相对误差和稳定性。结果表明:采用电-压控制器配合控压器进行压力控制,可以有效消除弹簧效应对输出压力的影响。闭环电-压信号控制方法可以使得输出压力相对误差绝对值小于0. 1%,采集周期内、采集周期之间压力稳定性指标均低于0. 5%。使用开环电-压信号控制方法时,来自测试装置内的干扰会使得输出压力出现缓慢的漂移,使用闭环电-压信号控制方法可以有效地控制输出压力的漂移,提高压力控制的稳定性。     

基于MATLAB-FIS Tool的高速公路软基处理模糊决策系统

在高速公路修建过程中 ,遇到软土时 ,需要做出是否处理和采用什么方法处理的技术决策。在讨论了高速公路软基处理的决策过程、MATLAB FIS的建模方法和对高速公路软基处理决策问题进行系统分析的基础上 ,建立了基于MATLAB FISTool的高速公路软基处理模糊决策系统模型结构 ,这一模型包括 3个输入变量 :路基填土高度、软土层厚度和初始孔隙比 ;1个输出变量 :处理方法。利用隶属度函数编辑器建立了输入和输出变量的隶属函数 ,输入变量的隶属度函数为双侧高斯型函数 ,输出变量的隶属度函数为梯形函数。利用规则编辑器建立了 4 5条推理规则。结合苏嘉杭高速公路公路江苏段软基处理工程进行了实例研究 ,得到了满意的结果     

前移式叉车液压系统介绍

简述前移式叉车的基本结构及液压系统控制功能,介绍了前移式叉车液压系统组成及液压控制系统的组成;详细阐述了前移式叉车液压系统的6条工作油路:货叉起升油路、货叉下降油路、门架前移和后移油路、货叉前倾和后倾油路、货叉左侧移和右侧移油路以及货叉手动下降油路.详细分析了液压控制系统的工作原理:液压泵电机控制器根据手柄输入信号,经过计算确定电机的输出转速;组合电磁阀控制器根据手柄输入信号,经过计算确定电磁阀的工作状态及比例阀的开启量;两个控制器之间的通信通过CAN总线实现.     

小功率高压隔离电源的设计与实现

本文介绍一种基于SG3525控制的小功率隔离电源的设计,用来隔离高压负载放电产生的尖峰脉冲信号。主电路通过SG3525控制器产生控制信号PWM波,采用MOS管IRF3205组成变压器的半桥式驱动电路,实现逆变。变压器的输出进行整流滤波,通过变压器隔离负载电路的危险信号。利用锰铜采集输入端电流信号,设计过流保护电路。该隔离电源实现了输入为9-15V直流电源,输出电压跟随输入电压,最大输出功率5W,该电源工作稳定,可靠性高,隔离效果好。     

基于输入输出数据的非线性系统建模

随着机电系统的复杂程度和控制要求不断提高,需要运用控制效果更高的控制算法设计控制器,这就必然需要知道系统模型。针对工程对象普遍含有的非线性,对模块化非线性系统建模进行研究。利用正交基辨识法对输入非线性模型(Hammerstein-型)进行建模,对于正交基函数的获取进行改进,对输入输出数据的特殊处理,利用输出信号恢复中间变量,再利用最小二乘法得到模型参数,仿真结果表明了方法有效性。     

一种工程机械控制器性能测试系统设计

介绍了一种工程机械控制器性能测试系统,该系统能够自动、高频次采集控制器的各种输入、输出信号,模拟各种传感器信号,加入各种故障信号和工作现场录制的信号,能够检测控制器电路板上温度敏感器件的实时温度并形成温度曲线,能在温度过高造成电路板损毁前进行保护,从而缩短了控制器的研发周期,提高了控制器的测试水平。     

延时依赖网络控制系统稳定控制器分析

主要分析延迟依赖的网络控制系统(NCSs)的稳定控制器和稳定性。通过考虑网络诱导时滞和时滞界限之间的关系,在计算Lyapunov函数的微分过程中,提出了一种改进的网络控制系统的稳定性准则。在自由权重的线性矩阵不等式(LMI)策略中,使用延迟感知数据的每一个子系统能够应用稳定控制器生成下一个控制信息。     

基于LMI的不确定大系统的BIBO镇定

利用多Lyapunov函数法和不等式技巧,讨论了一类连续时间大系统有界输入有界输出(BIBO)的镇定.以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出系统BIBO稳定的充分条件可以用MATLAB工具箱进行可行性求解并在此基础上给出了状态反馈控制器的设计方法并将其推广到系统结构中存在不确定扰动项的情形,运用Schur补引理,得到了闭环大系统鲁棒BIBO稳定的判据.最后通过算例仿真证明了结论的有效性.     

模糊控制集中供热控制器的MATLAB仿真

利用长春某公司提供的全年供热的数据,以供水流量和室外温度作为输入,以回水温度作为输出,设计出了二维的集中供热的模糊控制器。利用MATLAB中的模糊推理工具箱,对设计出的模糊控制器进行了仿真。解决了集中供热系统的非线性、时变性、随机干扰及对象模型参数的不确定因素这一问题。