一类模糊非线性系统自适应输出反馈控制

针对一类未知非线性系统,利用模糊逻辑系统、H∞控制和高增益观测器,提出了 一种模糊自适应输出反馈控制方法.证明了所设计的输出反馈控制器可以获得状态反馈控制 器的性能.仿真结果证明了所提出方法是有效的.     

一类不确定系统鲁棒容错D-稳定性分析

研究不确定系统D-稳定鲁棒容错H∞控制问题.基于连续型执行器故障模式,利用线性矩阵不等式(LMI)给出了系统D-稳定的鲁棒容错输出反馈控制器存在的充分条件,并将动态输出反馈控制器设计方法归结为求解一族线性矩阵不等式组.仿真示例表明,无论执行器是否发生故障,所得到的动态输出反馈控制器不仅保证闭环系统是D-稳定的,而且满足给定的H∞干扰指标,从而验证了所提出的控制器设计方法的有效性.     

混合励磁电机系统输入输出解耦和线性化

讨论混合励磁电机系统的输入输出解耦和线性化问题.根据机电动力学原理,导出了混合励磁电机系统在与转子同步旋转的d-q坐标系中的动态方程.应用非线性系统几何理论,通过非线性状态反馈和坐标变换,实现了混合励磁电机系统的输入输出解耦控制和完全线性化.将原系统分解为3个线性子系统：d轴磁链子系统、q轴磁链子系统和转速子系统.仿真结果表明,基于输入输出线性化控制设计的混合励磁电机控制系统具有良好的动态性能.     

混合H2/H∞控制的典型系统及其反馈控制器设计

本文给出了混合H2／H∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这四种典型情况的描述，在二次稳定意义上的混合H2／H∞性能指标下，讨论了这四种典型情况的混合H2／H∞线性反馈控制器设计，给出了充分必要条件。这四种典型情况的最优混合H2／H∞线性反馈控制器设计，归结为解一个带有参数的Rccati方程，且仅解一个Riccati方程。该Riccati方程随参数变化，饮食了单纯的H2和H∞设计，可看作是H2、H∞和混合H2／H∞的统一表达式。最后通过一个简单的例子，说明了本文的方法。     

基于特征结构配置的倒立摆控制系统设计

研究倒立摆优化控制问题,针对多变量、非线性、强耦合的倒立摆系统存在不稳定性的特点,在控制系统设计中建立倒立摆系统的非线性数学模型,并在平衡点附近将其进行线性化后得到线性化模型.考虑到外部干扰,进一步得到倒立摆系统的干扰线性化模型.为保证从扰动到倒立摆系统输出的H<,∞>范数满足期望的抑制水平和闭环区域极点约束的条件下,应用特征结构配置算法,建立了状态反馈控制器设计的优化数学模型,并通过Matlab工具箱进行仿真,求得优化解.结果证明,所提出的方法是有效的.     

一类不确定系统的最优极小极大鲁棒控制

讨论一类不确定系统的极小极大鲁棒动态输出反馈控制问题.给出不确定系统的极小极大鲁棒控制的定义.利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法和Lyapunov稳定性理论,得到了在干扰和不确定性最大的情形下极小极大输出反馈控制器存在的充分条件.引入凸优化技术, 求得最优极小极大控制器.它不仅保证闭环系统渐近稳定, 且使得闭环系统性能指标的上界最小.仿真算例说明了所设计的控制器具有较强的干扰抑制功能.     

线性不确定系统的给定阶最优控制器设计

为避免间接法设计降阶控制器的模型近似引起的性能下降,本文在静态输出反馈控制器设计的基础上,直接设计了线性不确定系统的给定阶混合H2/H∞动态反馈控制器.利用系统内外分解方法,得到了最优降阶状态观测器.通过求解降维状态观测器的静态输出反馈,可得到降阶控制的最优反馈增益阵.给定阶控制器由两个Ric cati方程和一个Lyapunov方程参数化表示.最后,通过一个例子,说明了本文提出的给定阶控制器设计方法.     

主动悬架H2/广义H2输出反馈控制

本文提出了一种主动悬架控制的H2/广义H2输出反馈控制方法.依照国际标准ISO2631.3选择垂直和俯仰加速度的频率加权.根据路面干扰谱特征,选用H2范数作为乘坐舒适性的指标,广义H2范数描述轮胎接地性等时域约束要求.在多目标控制框架下,将输出反馈控制器的设计转化为求解LMI优化问题.基于半车模型,给出了输出反馈主动悬架系统的频域分析和时域仿真.     

混合H2/H∞鲁棒控制器设计

在状态空间描述下,定义了混合H2/H∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这4种典型情况.在二次稳定意义上,讨论了混合H2/H∞的性能指标,及这4种典型情况的混合H2/H∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件.在典型情况分析的基础上,研究一般意义上的混合H2/H∞反馈控制器设计.H2和H∞的干扰输入阵及性能评价函数各不相同时的混合H2/H∞反馈控制器,与H2和H∞控制器设计相似,归结为解两个Riccati方程.但这两个Riccati方程含有参数,最优解要通过搜索这两个参数得到.结果包含了单纯的H2和H∞设计,可看作是H2,H∞和混合H2/H∞的统一设计方法.最后通过一个简单的例子,说明了控制器设计方法的可行性.     

CCM Boost变换器输出反馈线性化与控制研究

应用脉冲波形积分法建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的仿射非线性模型,结合输出反馈线性化理论对模型进行了精确线性化,得到反馈控制律.反馈控制设计中加入了PI环节,使系统响应更快,稳态性能更好.仿真结果表明,该方法可以达到比较好的控制效果.     

直线同步电动机磁悬浮系统的自适应模糊滑模控制

提出一种自适应模糊滑模控制方法用以提高可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor,CELSM)磁悬浮控制系统的性能.根据CELSM的特定结构和运行机理,建立CELSM磁悬浮系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程;设计积...     

带有常数干扰的正则线性系统的镇定

本文考虑带有常数干扰的抽象正则线性系统的状态反馈镇定问题.本文控制设计采用线性系统的动态补偿方法,将传统的PID控制推广到无穷维正则线性系统.通过引入积分作用,控制器可以有效地补偿常数干扰.论文给出了具体的状态反馈法则,并证明了对应闭环系统的指数稳定性.理论结果被应用于带有常数干扰的不稳定热方程,给出了控制器及其闭环系统的指数稳定性,数值仿真验证了本文理论结果的有效性.     

磁耦合谐振式无线传能系统输出电压GSSA-MPC控制

针对磁耦合谐振式(MCR)无线传能系统中负载变化引起输出电压实时调节的需求,以全桥LCCL系统为研究对象,提出了一种基于状态方程的模型预测控制器(GGSA-MPC).通过广义状态空间平均法(GSSA)对全桥LCCL系统建立等效电路方程并将原副边电压电流进行傅里叶变换,建立了 MCR系统的动态状态空间模型;为了加快求解速...     

Hybrid Consensus-Based Formation Control of Fixed-Wing MUAVs

Hybrid consensus-based formation control is designed in this paper for a team of fixed-wing unmanned aerial vehicles (UAVs). The UAVs moving at fixed altitudes are controlled through a novel hybrid controller to drive them to a goal location while maintaining a predefined formation. The hybrid automaton has two discrete modes, each with continuous dynamics: a regulation mode and a formation keeping mode. The controller in the regulation mode uses local UAV state information to achieve its desired location, while the formation controller utilizes the neighbor UAVs’ state and controller information. The theoretical conjecture is verified by simulation results.     

励磁调差单元对发电机频率响应特性的影响分析

发电机的频率响应特性是电力系统稳定器的参数整定的重要依据,为优化参数整定,维护电力系统安全稳定运行,对引入调差单元的发电机的频率响应特性进行研究.通过分析负载电流极性、调差系数及调差极性改变时励磁系统测量电压的变化特性,采用戴维南电路对自动励磁的作用进行等效研究,并对不同调差方式下发电机的频率响应特性进行了仿真实验.理论分析与仿真结果表明,调差单元引入后测量电压的改变会影响同一频率下发电机机端电压的幅值和相位,且调差单元在低频段对发电机频率响应特性的影响较为明显,因此具有一定的工程应用价值.     

磁轴承变饱和柔性变结构控制

采用磁轴承取代传统机械轴承,可消除飞轮储能装置机械摩擦,提高转子临界转速.针对磁轴承控制系统响应快、运行稳定的要求,设计了一种变饱和柔性变结构控制器.根据磁轴承的基本结构与悬浮力模型,建立了系统的状态方程;通过有限元仿真,分析了磁轴承耦合性,确定了系统基本控制方案;将柔性变结构和变饱和项结合,当系统存在较大偏差时只通过线性控制器调节,在中等偏差时通过线性控制器和变饱和状态控制器一起调节,在小偏差时由线性控制器和变饱和状态控制器转变的线性控制器一起调节.仿真与实验结果表明,变饱和柔性变结构控制满足实时控制的要求,磁轴承控制系统具有较快的响应速度和较高的运行稳定性.     

On the limit cycle stabilization of a DC/DC three-cell converter

This paper investigates a new state feedback controller design for DC/DC three-cell converter. The high dynamic performances of the converter have been translated into a desired limit cycle stabilization problem. The state feedback is established using hybrid automaton formalism, which allows us to design independently a transitory state and steady state control schemes. Finite-time convergence of the trajectory to the steady state and the local asymptotic stability of the desired limit cycle under the proposed controller are proved analytically. Simulation and experimental results confirm the theoretical results and show the effectiveness and robustness of the hybrid controller in spite of load variations.     

Correlation-based tuning of decoupling multivariable controllers

The iterative method labelled correlation-based tuning (CbT) is considered in this paper for tuning linear time-invariant multivariable controllers. The approach allows one to tune some elements of the controller transfer function matrix to satisfy the desired closed-loop performance, while the other elements are tuned to mutually decouple the closed-loop outputs. Decoupling is achieved by decorrelating a given reference with the non-corresponding outputs. The controller parameters are calculated either by solving a correlation equation (decorrelation procedure) or by minimizing a cross-correlation function (correlation reduction). In addition, the preferred way of exciting a 2×2 system for CbT is investigated via the accuracy of the estimated controller parameters. It is shown that simultaneous excitation of both reference signals does not improve the accuracy of the estimated controller parameters compared to the case of sequential excitation. In fact, one must choose between low experimental cost (simultaneous excitation) and better accuracy of the estimated parameters (sequential excitation). The theoretical results are illustrated via three simulation studies.     

Full-wave spectral-domain analysis for open microstrip discontinuities of arbitrary shape including radiation and surface-wave losses (invited paper)

This article is a survey of the theoretical background for full-wave spectral-domain analysis of open microstrip discontinuities of arbitrary shape. The spectral-domain dyadic Green's function, which takes into account all the physical effects, such as radiation and surface waves, is used to formulate an electric field integral equation. The method of moments is then employed to find the current distribution on the microstrips, and subsequently, the scattering parameters of the junctions. Since all field components can be expressed in terms of the dyadic Green's function and the current distribution, the losses due to both radiation and surface waves are further determined through a rigorous Poynting vector analysis. To model the discontinuities of arbitrary shape, both rectangular and triangular subdomain functions are used as the current expansion functions in the moment method procedure. In addition, the semi-infinite traveling wave functions are applied to simulate the feeding structure and isolate individual junction effects. Several examples are demonstrated to illustrate the utility of different techniques in this analysis. Comparison of some numerical results with available experimental data shows excellent agreement. Finally, this approach is most natural for the characterization of 3-D integrated circuits and the design of printed antennas including excitation circuit effects. © 1992 John Wiley & Sons, Inc.     

具有时滞反馈控制的双稳态压电-电磁式俘能器的随机动力学

本文研究了色噪声激励下具有时滞反馈控制的双稳态压电-电磁混合式俘能器的动力学特性.首先,建立了非线性双稳态压电-电磁俘能器的集中参数型机电耦合运动方程,并基于能量包线随机平均法推导得到系统稳态概率密度函数和平均输出功率表达式,通过蒙特卡洛数值方法验证了理论解的正确性.其次,分析了时滞和反馈增益系数对系统输出功率的影响.研究结果表明：在一定参数范围内,随着位移时滞与速度时滞的增加,输出功率出现周期性变化,并在特定的时滞与反馈增益组合下达到最大值;调节反馈增益系数可以改变输出功率的相位和大小.说明通过合理地设置时滞反馈控制可以提高俘能器的采集功率,为随机激励下非线性振动俘能器的设计和优化提供一定的理论依据.