同时存在模型不确定性和外部扰动的混沌系统的镇定问题

研究了同时存在模型不确定性和外部扰动的混沌系统的镇定问题。将自适应控制方法和基于不确定性和扰动估计器的控制方法相结合,得到了一个基于不确定性和扰动估计器的自适应控制方法,并应用该方法分两种情况实现了Lorenz系统的鲁棒镇定问题。最后利用数值仿真验证了所得理论结果的正确性和有效性。     

微弱加性扰动对ADC影响的定量分析

在采集系统中,通常采用扰动技术来提高采样的SFDR和分辨率。本文通过傅立叶变换推导出加微弱加性扰动时ADC“总谐波失真”的数学表达式,从而定量分析微弱加性扰动对SFDR的影响;同时,利用卷积的图解法计算出微弱加性扰动时ADC的平均量化误差具体表达式,进而获取微弱加性扰动时ADC的分辨率。最后,采用matlab对加有微弱加性扰动的采样系统进行了仿真。结果表明,在ADC的输入信号上加微弱扰动信号,其分辨率有明显提高,SFDR提高了大约15dB。     

改善转台速率平稳性的混合鲁棒重复控制方法

提出了一种混合形式的鲁棒重复控制方法,来抑制转台速率系统中存在的位置相关周期性扰动.该方法综合了变结构控制和重复控制,重复控制在未知对象模型的情况下抑制周期性扰动,而变结构控制用于镇定不确定性系统和保证重复学习过程收敛.应用李亚普诺夫直接法证明了误差的渐近收敛性.计算机仿真结果表明该方法有效地改善了转台速率系统的平稳性.     

生物流化床氨氮废水处理模糊切换控制研究

三相生物流化床氨氮废水处理过程是大时间常数、非线性、具有不确定性的复杂被控对象．分析并建立了主导数学模型,并给出了模糊PD加积分与PID的切换控制方案．仿真研究表明系统具有大的稳定裕量、较高控制精度和抗干扰能力,暂态性能较优,扰动稳态误差小于模糊PD加积分控制,对实际工程应用有一定参考意义．     

基于扰动观测器的时滞非线性系统的跟踪控制

研究了具有输入时滞和未知外部扰动的单输入单输出非线性系统的跟踪控制问题. 针对系统中未知扰动,设计了扰动观测器对其进行良好的监测,针对输入时滞问题,采用pade近似和增加中间变量的方法消除其带来的影响. 在系统具有未知外部扰动的情况下,利用反步法和扰动观测器的技术提出了鲁棒跟踪控制. 在基于扰动观测器的鲁棒跟踪控制下,通过李雅普诺夫分析,保证了闭环系统中所有信号的一致渐近收敛性. 最后通过一个仿真实例验证了该控制方法的有效性.     

基于遗传算法的永磁同步电机自抗扰控制

永磁同步电机常用的PID控制方式存在超调、抗扰动性能差等缺点。为了降低扰动对PMSM系统性能的影响,采用自抗扰控制方法,将系统固有扰动、因参数和负载等变化产生的扰动归为总和扰动,通过扩张状态观测器对系统状态和总扰动进行估计,并将观测值实时反馈给具有鲁棒性的控制器,从而抑制系统扰动,并用遗传算法优化自抗扰控制器ESO的部分参数。仿真表明:采用遗传算法优化的自抗扰控制提高了系统的响应速度和精度,有效抑制了扰动对PMSM跟踪精度的影响,实验也验证了系统的抗负载扰动性能优于PID控制,系统的鲁棒性强。     

非匹配非线性系统的ACPID控制方法

非匹配扰动是工程实际问题中常见的干扰类型,传统的控制方法难以达到理想的控制效果,在此背景下,针对一类非匹配非线性系统,提出一种基于自耦PID(ACPID)控制理论的控制方法。首先,将非匹配通道的外部扰动与内部状态定义为一个未知状态,同时将内部动态、外部扰动定义为一个总和扰动,从而将非匹配非线性系统映射为一个等价的未知线性系统。其次,构建一个受总和扰动反相激励的受控误差系统,结合ACPID控制理论设计ACPD控制器,构造闭环控制系统模型,并分析闭环控制系统的鲁棒稳定性。最后,以二阶非匹配非线性系统为例验证所提方法的有效性。仿真结果表明,ACPID控制系统不仅具有良好的动态品质和稳态性能,而且还具有良好的抗扰动鲁棒性和快的响应速度,在电力、交通、航空航天等广泛领域具有实际应用前景。     

基于扰动观测器的电动助力转向系统用永磁同步电机鲁棒预测电流控制

为了提高电动助力转向系统中永磁同步电机的电流跟踪性能,采用了无差拍控制策略,但传统无差拍控制的稳定性和控制精度受系统延时和电机参数摄动及其他扰动的影响。因此,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒预测电流控制(ARPCC)算法。该算法在无差拍控制基础上增加了电流观测器和扰动观测器,电流观测器预测电机电流,补偿控制延时,扰动观测器通过估计系统扰动提高电流观测和控制精度。仿真和试验结果表明:该算法可以显著提高电流跟踪的稳态性能和动态性能。     

直线电机在车磨复合机床中的应用

针对直线电机存在端部效应,运行中存在推力波动等问题,提出基于扰动等效电流在线补偿的速度控制环算法,以使系统自身参数扰动及外界负载阻力扰动,尤其是齿槽推力扰动及永磁体磁通谐波扰动对系统的影响降到最低。阐述了直线电机在数控机床上的应用特点和直线电机全闭环交流伺服驱动技术。结合研究课题介绍了直驱进给系统的调试,并获得了很好的调试效果,保证了数控机床的加工精度。     

单变量时滞系统优化控制

全面阐述了最新建立的单变量时滞优化控制理论,包含时滞二次优化控制基本原理、鲁棒性、背驰定律以及时滞系统总体满意控制理论,并给出了若干算例。结果表明,应用这些理论,不仅能设计出对控制信号而言具有快速平稳优良性能指标的系统,而且该系统对参数扰动和负荷扰动都有强壮的抗干扰能力,特别适用于不确定的时滞系统的优化设计。     

一类具有未知外部扰动的非线性系统全局干扰抑制

研究一类具有外部未知扰动的非线性系统干扰抑制问题。外部未知扰动是由一类未知有界扰动和一类由非线性外部系统产生的非线性扰动构成的,由外部系统产生的非线性扰动是一类具有非谐波的周期扰动。在规范化参数内模的基础上,利用系统状态的变量信息和外部系统的结构信息构造了一个新的内模方程;在标称系统的控制律基础上,进一步构造了一个反馈控制律来保证闭环系统所有信号全局一致有界。仿真结果验证了干扰抑制算法的有效性。     

数控机床永磁同步直线伺服系统免疫控制

针对数控机床永磁同步直线电机(PMLSM)伺服进给系统存在的波纹推力扰动、齿槽力扰动、端部效应扰动和其他不确定性扰动的问题,应用免疫反馈系统的免疫性原理在传统PID基础上设计了一种免疫PID控制器.免疫系统在大干扰和不确定性环境中都具有很强的鲁棒性和自适应性,使伺服系统既具有快速响应和设计简单的特点,又结合了免疫控制的抗干扰特性.在M ATLAB环境下对永磁同步直线电机数控机床伺服进给系统进行仿真,结果表明,此种控制方案下的PMLSM伺服系统具有更好的控制精度、较快的响应速度和较小的超调量,抗干扰能力更强.     

一种新的基于扰动动态补偿器的离散滑模控制策略

分析了采用传统扰动动态补偿离散趋近律系统存在的缺陷,提出了一种改进的扰动动态补偿离散趋近律,应用该趋近律设计的滑模控制,系统不仅可直接平滑地预测内部参数摄动与外部扰动,而且解决了采用传统扰动动态补偿离散趋近律系统运动最终不能趋于原点的问题,并减弱了系统趋近切换面的必要条件,具有降低抖动及保持快速趋近的品质。通过仿真说明了本文方法的可行性与有效性。     

非自衡对象预测函数控制及其仿真研究

提出了一种非自衡对象预测函数控制 (PFC) 增量型算法,闭环系统稳态性能分析表明,系统对于设定值变化、输入和输出阶跃扰动均无余差。锅炉给水控制对象是典型的非自衡对象,应用提出的算法,结合考虑可测扰动的 PFC 策略,设计了一种新型给水控制系统。仿真结果表明,系统具有良好的动态调节品质和很强的鲁棒性能。     

捷联式惯性导航系统初始对准扰动补偿控制算法

提出了一种捷联惯性导航系统初始对准扰动补偿二级控制器的设计方法。选取载体的飞行姿态、速度与位置增量建立了扰动补偿控制的状态空间数学模型,基于Backstepping控制方法,通过引入虚拟反馈控制变量设计了非线性控制器,保证大初始扰动条件下系统状态稳定收敛到系统的平衡点集。在平衡点集,设计了H2最优状态反馈控制律,以保证系统状态在平衡点集的渐进收敛。仿真和系统试验结果表明,这种二级补偿控制方法能有效抑制初始对准扰动误差,导航解算精度能够满足工程实际需要。     

电动式位置扰动力矩伺服系统的控制方法仿真

在位置扰动型力矩伺服系统中,由于受力对象的运动给系统带来很大的位置干扰,给系统的校正和优化带来了困难,位置扰动型力矩伺服系统设计的主要任务就是消除它的多余力矩.针对多余力矩和参数变化问题,在建立电动式位置扰动型力矩伺服系统数学模型的基础上,提出了一种新的控制方法:采用单神经元自适应比例积分微分(PID)控制来抑制多余力矩和提高系统的控制性能.仿真结果表明这种控制方法有效地抑制了多余力矩的干扰,提高了系统的鲁棒性和跟踪性能.     

一类非线性混沌系统的自适应滑模同步

基于自适应滑模控制方法,研究一类非线性混沌系统在模型不确定和外部扰动的情况下的同步问题。设计一种新的非奇异终端滑模面,并证明其稳定性。利用Lyapunov稳定性理论,推导出一种滑模控制律,将误差系统轨迹驱动到滑模面上,保证滑模运动的发生。应用上述控制方案得到一类带有模型不确定性和外部扰动项的整数阶及分数阶非线性混沌系统的同步。以分数阶Victor-Carmen系统为例进行数值仿真,验证了本研究提出的滑模控制技术的适用性和有效性,并验证了本研究的理论结果。     

永磁同步电机的趋近律滑模控制

传统的交流伺服系统中速度环主要应用PI控制方式,虽然控制结构简单,可靠性强,但这种方法极易受到电机参数变化的影响,因此抗负载扰动能力差,鲁棒性不强。滑模变结构控制成功地克服了PI控制的上述缺陷,它通过不断改变系统的结构,使系统状态对负载扰动和电机参数的变化不再敏感,从而大大提升了系统的鲁棒性,有望被广泛应用于高性能的伺服系统中。采用id=0的矢量控制方案,在此基础上设计了指数趋近律的滑模控制,并用此方案替换了速度环常用的PI控制方案。最后利用仿真验证了此策略的可行性和优越性。     

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的微分平坦控制

针对Buck变换器由于输入电压和输出电流等外部扰动及电路参数摄动等不确定因素引起系统输出电压变化的问题,提出一种基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制方法。根据状态空间平均方程建立了变换器的仿射非线性模型,通过坐标变换推导出状态反馈控制率。在状态反馈精确线性化模型基础上,设计了微分平坦控制器,同时将扰动观测器嵌入控制器中,进一步提高了系统对电路参数摄动和外部扰动等内外干扰的处理能力。最后应用灵敏度理论分析了变换器的稳定性,可知减小电感量、增大电容值有利于提高系统的稳定性。实验结果表明,与传统PI控制方法相比,本文所提控制方法对输入电压和输出电流扰动具有更强鲁棒性,输出电压纹波更小,且系统响应速度能提升近50%。本文研究对DC-DC变换器控制器的设计具有参考意义。     

基于定量反馈理论的液压机驱动系统复合鲁棒控制

针对液压机驱动系统参数摄动和不确定性的特点,建立了系统数学模型,提出了动梁速度外环控制和压力内环控制的分级复合鲁棒控制策略。外环级应用定量反馈理论,设计了鲁棒性较强的速度跟踪控制器和前置滤波器。内环级设计了基于径向基函数的神经网络扰动观测补偿器,运用Lyapunov稳定性定理证明了提出的干扰观测器对扰动抑制的有效性,可在不确定因素存在的情况下实现期望的系统压力跟踪控制。仿真结果表明：该控制方案对系统不确定性的抑制作用明显,且能提高液压机驱动系统的跟踪性能,具有较好的鲁棒稳定性,可有效实现速度切换瞬态过程的平顺性。