基于广义扩张状态观测器的干扰不匹配离散系统状态反馈控制

针对一类干扰不匹配的线性离散时间系统, 研究基于广义扩张状态观测器的稳定化状态反馈控制器设计问题. 在经典的自抗扰控制器中, 扩张状态观测器主要针对干扰匹配的积分串联型系统. 然而, 在许多实际系统中往往存在干扰不匹配的情况, 例如存在采样抖动的离散时间控制系统. 针对这一问题, 基于一类存在不匹配干扰的离散时间系统, 提出广义扩张状态观测器和相应的稳定化状态反馈控制器设计方法. 最后通过永磁同步电机调速控制仿真实例验证了所设计的观测器和控制器的有效性.

     

基于干扰观测器的SWATH船运动非线性预测控制

针对带有海浪干扰和参数不确定的SWATH船运动控制问题, 提出基于干扰观测器的SWATH船运动非线性预测控制. 首先对SWATH船运动进行建模、参数求解和海浪干扰仿真; 然后根据运动模型设计非线性预测控制律, 对SWATH 船升沉和纵摇进行控制, 同时利用干扰观测器对海浪干扰进行观测, 并从理论上证明了所设计的控制器可以保证SWATH 船运动的稳定性. 仿真结果表明, 所设计的控制器提高了SWATH船运动控制效果, 且能对海浪干扰进行抑制.

     

基于输入状态稳定的离散广义系统预测控制

针对一类具有持续扰动和输入约束的离散广义系统, 研究其鲁棒预测控制器的设计问题. 将输入状态稳定的概念引入广义系统预测控制, 在quasi-min-max 性能指标下, 提出了广义系统双模鲁棒预测控制器的设计方法, 证明了基于双模鲁棒预测控制器的闭环广义系统输入状态稳定, 且具有正则、因果性. 数值仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

基于模型的变门限状态反馈事件触发控制

针对基于模型的事件触发状态反馈控制系统, 提出一种触发门限可变的触发机制. 该触发机制能够在被控对象面临变化较大且快的干扰时, 自动调整触发门限变大, 避免频繁的事件触发导致网络通信资源浪费; 能够在被控对象面临变化较小的干扰时, 通过定时触发, 避免长时间没有事件发生导致的通信网闲置, 同时自动调整触发门限变小, 提升控制性能. 仿真结果表明, 较固定门限触发机制, 所提出的触发机制能利用更少的通信资源实现整体控制性能的提升.提升.

     

基于扩张状态观测器的车辆横摆稳定模型预测控制器设计

针对车辆横摆稳定性控制问题,本文提出一种基于扩张状态观测器的线性模型预测控制器设计方法.首先,将非线性车辆模型线性化,建立带有模型误差干扰项的线性模型,其中线性化导致的模型误差采用扩张状态观测器估计得到,并证明了观测器的稳定性.然后基于此模型设计线性预测控制器,近似实现了非线性预测控制器的控制效果,同时降低了计算量.最后,通过不同路况下的仿真实验结果,验证了所提方法的计算性能和控制效果.     

基于状态观测器的约束鲁棒模型预测控制

模型不确定情况下的鲁棒问题是模型预测控制的一个根本问题。本文采用线性矩阵不等式(LMI)，研究多模型不确定性描述情况下的鲁棒模型预测控制问题。在输入输出约束条件下，最小化最坏情况下的无穷时域目标函数，获得保证系统稳定的基于状态观测器的状态反馈增益并且给出观测器增益的设计方法。实例说明算法可行且保证闭环系统渐近稳定。     

基于PI 观测器的奇异摄动系统故障诊断和最优容错控制

针对线性奇异摄动系统, 提出一种基于PI (proportional integral) 观测器的故障诊断和最优容错控制方法. 基于奇异摄动系统相关理论和矩阵变换技术, 给出PI 全维观测器存在的条件, 该观测器可以观测系统的快慢状态和故障系统的状态. 在估测到系统状态的基础上进一步考虑最优性, 应用最优控制理论, 设计状态反馈控制器, 提出基于PI 观测器的故障诊断器和最优容错控制器的设计方法. 最后的数值算例验证了所提出方法的可行性和正确性.

     

基于切换控制的经济模型预测控制

为了提升经济模型预测控制的经济性能指标, 提出一种切换控制策略. 首先, 依据Lyapunov 稳定性理论给出理想和扰动下的两类估计可行域, 并实时检测系统状态; 然后, 根据系统状态所处不同区域, 采用相应的控制器分别实施经济优化、状态驱动和稳态驱动. 所提方法在保证稳定性的同时, 能够为经济性能优化提供更多的在线优化时间和优化自由度, 获得比传统方法更高的经济效益. 通过一个负阻振荡器实例验证了所提出方法的可行性和有效性.

     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机PWM电流预测控制

针对传统永磁同步电机PWM电流预测控制中电机参数扰动偏差造成的输出电流静差及振荡问题,提出基于扩张状态观测器的新型PWM电流预测控制算法.分析电机参数扰动偏差对PWM电流预测控制系统的影响,构建相应的扩张状态观测器来观测参数偏差造成的系统扰动,为传统预测控制算法提供实时性扰动补偿,并通过极点配置验证新型算法的稳定性.仿真结果表明,新型算法能够快速无静差地观测系统扰动,有效避免电感参数扰动偏差对电流预测系统的影响.     

基于多面体可达集的时间最优模型预测控制

针对有界状态干扰下的线性时变系统, 提出一种新的时间最优模型预测控制算法. 在离线情况下通过求解一系列的线性优化问题确定次优的多面体N 步可达集, 根据这些可达集在线优化计算得到的输入量使系统状态尽快收敛到稳定区域. 离线求解多面体可达集的方法可处理非对称约束, 相比于以往的方法避免了在N 增加时顶点数可能呈指数增多的问题, 同时省去了过多复杂的多面体间的运算, 因而便于在实际问题中应用.

     

基于包含原理一般动态互联系统的分解与分散控制

针对一般结构互联系统的动态变化, 通过系统结构的描述, 以包含原理的多重叠分解为基础, 构建出适用于一般结构互联系统对对分解与重叠分散控制的扩展收缩变换矩阵、置换矩阵及相关的补偿矩阵; 然后根据所提出的子系统对的删除与添加方式, 构建出相应的删除矩阵与添加矩阵, 并将两者结合得到用于完成结构变化后的互联系统对对分解与重叠分散控制的结构变化矩阵, 从而实现具有一般动态结构互联系统的分解与分散控制; 最后以四区域互联电力系统AGC为例对其进行详细说明.

     

基于Wang-Mendel模型的有约束模糊预测控制

为解决多输入系统Wang-Mendel(WM)建模过程中输入量取舍困难和未选用的输入量影响模型精度的问题,通过引入前一时刻输出作为当前时刻输入的一部分对WM建模方法进行了改进;在此基础上建立多步递推模糊预测模型.同时,为了减少有约束预测控制优化的求解时间,提出一种利用模糊控制器分担控制量及控制增量约束的模糊预测复合控制策略.通过对回转窑煅烧温度模型的仿真,验证了建模和控制方法的有效性.     

切换非线性系统的分布式模型预测控制

针对一类具有预先指定切换序列的切换非线性系统,研究了具有通信信道干扰和时滞测量的分布式模型预测控制问题.在每个子系统都存在镇定控制器的假设下,利用基于Lyapunov函数的模型预测控制器设计了分布式模型预测控制器,并给出了闭环切换非线性系统最终有界的充分条件.最后,通过仿真结果表明了分布式模型预测控制策略的有效性.     

不确定奇异大系统分散鲁棒预测控制

针对一类不确定奇异关联大系统,讨论了当系统状态不可测时,基于输出反馈的分散鲁棒预测控制问题.通过构造Lyapunov函数以及应用线性矩阵不等式方法,将"min-max"优化问题转化为凸优化问题求解,从而得到了输出反馈分散控制器存在的充分条件和显示表达式.证明了优化问题在初始时刻的可行解能保证奇异闭环大系统渐近稳定且正则无脉冲.仿真结果验证了算法的有效性.     

基于在线支持向量回归的非线性模型预测控制方法

针对非线性模型预测控制中离线模型难以适应非线性对象实时变化的缺点, 提出一种基于在线支持向量回归的非线性模型预测控制方法. 该方法通过在线支持向量回归离线训练与在线学习相结合的方式, 建立具有在线校正特性的预测模型, 同时采用最速下降原理滚动优化非线性模型预测控制的目标函数, 求得多步控制量. 通过对非线性对象的控制结果表明, 所提出方法有效且具有良好的自适应性.

     

基于多LPV 模型的调度离线鲁棒预测控制

针对一类具有大工作区域和快时变特性的约束非线性系统, 采用多个线性参数时变(LPV) 模型近似描述原非线性系统. 对于各LPV 模型, 设计基于参数独立Lyapunov 函数的局部离线预测控制器. 构造各局部控制器间的切换策略, 在保证切换稳定性的同时, 使相互重叠的稳定域覆盖期望的工作区域. 仿真结果表明, 相比于已有的调度预测控制方法, 所提出的方法不仅能够保证控制输入在给定的约束范围内, 而且在局部控制器切换次数少的情况下, 获得良好的控制性能.