一类离散时间非线性系统的多模型自适应控制

针对一类离散时间非线性被控对象,根据模型参数的变化范围,对被控对象建立多个模型,并针对每一模型设计控制器.基于模型的估计误差建立指标切换函数,每一采样时刻,利用指标切换函数选择最优模型,并将基于此模型的控制器切换为当前控制器.采用局部化技术,保证在不损失控制品质的同时,减少多模型自适应控制器的计算量.可以证明,多控制器相互切换时闭环系统是稳定的,同时由于多个模型的存在,控制品质得到了极大的改善.     

基于不同加权因子的随机多模型自适应控制

针对一类噪声方差未知的随机系统,基于不同加权因子设计多个参数辨识器辨识模型参数,在此基础上,构成多模型自适应控制器.在每个采样时刻基于指标切换函数选择最佳辨识模型.并将基于此最佳模型设计的控制器切换为当前控制器.同时,证明了多个模型控制器之间相互切换时整个闭环系统是全局收敛的.仿真结果表明,同单一自适应模型控制器相比,这种基于多个不同加权因子的多模型自适应控制器在模型参数发生跳变时可很好地改善被控对象的控制品质.     

近空间飞行器的多模型切换控制

针对受到扰动的变机翼后掠角近空间飞行器,研究一类基于多模型切换的多输入多输出非线性系统的模糊自适应鲁棒控制器的设计问题.通过构造公共Lyapunov函数设计系统的控制器,采用动态面控制方法避免了控制器设计中的计算膨胀问题,利用自适应模糊系统和鲁棒控制项在线消除系统中的未知干扰影响.仿真结果表明了该方法的有效性.     

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.

     

具有大不确定性对象的分层切换控制方法

针对大模型不确定性对象的控制问题,提出了一种基于鲁棒控制理论的多模型分层切换控制方法.为减少覆盖不确定性需要的模型数量,采用多个乘性不确定模型来描述对象,并应用LMI方法设计控制器集合.考虑鲁棒控制中常用系统增益来度量不确定性,设计了一种基于不确定性增益估计的切换指标函数,并据此将控制器集合中合适的控制器连接到反馈回路中.理论分析表明系统BIBO稳定,且具有一定的扰动抑制能力.仿真实验结果验证了控制方法的有效性.     

基于不同加权因子的随机多模型自适应控制

针对一类噪声方差未知的随机系统,基于不同加权因子设计多个参数辨识器辨识模型参数,在此基础上,构成多模型自适应控制器.在每个采样时刻基于指标切换函数选择最佳辨识模型,并将基于此最佳模型设计的控制器切换为当前控制器. 同时,证明了多个模型控制器之间相互切换时整个闭环系统是全局收敛的 .仿真结果表明,同单一自适应模型控制器相比,这种基于多个不同加权因子的多模型自适应控制器在模型参数发生跳变时可很好地改善被控对象的控制品质.

     

考虑输入约束的发电机汽门非线性自适应控制

研究具有汽门控制和阻尼系数不确定的单机无穷大系统的暂态稳定性问题. 通过引入切换机制, 解决了输入控制量幅值约束问题. 基于主汽门控制和快速汽门控制思想, 建立了一个由汽门控制的单机无穷大汽轮发电机切换系统模型. 应用本文提出的改进自适应Backstepping方法设计了切换子系统的非线性自适应控制器和参数替换律, 同时构造出切换系统的共同Lyapunov函数, 从而保证了切换系统的稳定性. 由于设计过程中, 未用到任何线性化方法, 因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性. 仿真结果表明了设计方法的有效性和优越性.     

基于动态模型库的多模型切换控制

针对含有有界扰动和模型参数跳变的离散时间系统,提出基于动态模型库的多模型切换控制方法.在模型参数范围未知情况下,利用在线学习的多模型自适应控制算法自动建立多模型,并对模型库中的子模型进行优化.采用具有积分特性的指标函数作为切换准则.在每一采样时刻根据其最小值来选择与实际系统最接近的模型,并将基于此模型的控制器切换为当前控制器.文中证明了该算法能够保证闭环系统的稳定性和跟踪误差的渐近收敛性.计算机仿真结果表明该算法的有效性.     

多模型切换系统H_∞鲁棒控制器的设计与应用

基于H∞控制理论以及切换系统稳定性理论,对于多输入多输出(MIMO)多模型切换控制系统,提出了一种可以有效抑制抖动和改善瞬态响应性能的鲁棒镇定控制器设计方法.通过引入PI控制思想,根据模型跟踪方法设计了增广状态反馈控制器,并将控制器设计问题转化为方便求解的线性矩阵不等式(LMI).该方法的最大优点是可以很方便的保证多模型切换系统的全局稳定性,同时使得设计的控制器具有较强的鲁棒性.将本文提出的方法应用到某型BTT导弹自动驾驶仪设计中,仿真结果证明了此方法的有效性和优越性.     

基于有界扰动分区的多模型自适应控制

对于含有界扰动的离散时间系统,将有界扰动变化范围分割成若干小区间,针对这些区间建立多个自适应模型,并针对每一个自适应模型建立相应的控制器.给定一个指标切换函数,基于多个自适应模型控制器和给定的指标切换函数构成多模型自适应控制器.可以证明多模型自适应控制器能够保证闭环系统是输入输出有界稳定的.仿真实例表明,当被控对象的有界扰动随时间变化的时候,采用单一模型自适应控制,系统输出很难跟踪设定值,而多模型自适应控制器却极大地改善了控制品质.     

Vibration control of a flexible aerial refuelling hose with input saturation

In this study, we consider a boundary control problem of a flexible aerial refuelling hose in the presence of input saturation. To provide an accurate and concise representation of the hose's behaviour, the flexible hose is modelled as a distributed parameter system described by partial differential equations (PDEs). By using the backstepping method, a boundary control scheme is proposed based on the original PDEs to regulate the hose's vibration. An auxiliary system based on a smooth hyperbolic function and a Nussbaum function is designed to handle the effect of the input saturation. Then based on Lyapunov's direct method, the state of the system is proven to converge to a small neighbourhood of zero by appropriately choosing design parameters. Finally, the results are illustrated using numerical simulations for control performance verification.     

基于干扰观测器的一类奇异系统H∞控制

提出了一种基于干扰观测器的奇异系统鲁棒H_∞控制方法.外部干扰广泛存在于奇异系统中,为了降低其对系统的影响,设计了一种奇异系统干扰观测器以估计系统干扰.然后给出闭环系统相容的条件,设计一种基于干扰观测器的鲁棒控制器,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的渐近稳定性,通过设计指标函数得到闭环系统具有鲁棒性能的条件.相对于传统鲁棒控制方法,基于干扰观测器的方法降低了系统设计的保守性.最后,通过仿真实验验证了所提出方法的正确性和有效性.     

基于工控PC和Windows 98的四轴位置控制系统的设计

本文叙述了基于工控PC以及Windows 98的四轴位置控制系统的设计，介绍了硬件组成及位置伺服卡的功能，并采用硬件中断和TVicHW32控件结合的方法实现了对位置控制系统的实时控制。     

基于Virtools的井控仿真培训系统的设计与实现

采油生产最大的安全隐患来自于井控安全,针对油田井控安全操作培训的弊端,提出了基于Virtools的井控仿真培训系统。文中基于虚拟现实技术,介绍了基于Virtools开发井控仿真培训系统的一般方法,并从模型的建立、模型的优化、模型的转换、场景集成、系统结构、系统功能这些方面对系统的设计与实现进行了详细的论述。实现了具有井口漫游、双视口显示、交互菜单、演练及考评等功能的井控仿真培训系统。借助于这样的一个培训系统,提高了培训效果,提升了员工的整体操作水平,实现了操作标准化,进一步保障了井控安全。     

基于IFT方法的主动隔振控制器设计

针对自适应前馈控制算法在主动隔振系统中存在的局限性,提出了一种基于迭代反馈调整(IFT)的主动隔振控制策略。该方法以主动隔振后的残余力均方值为目标函数,依托系统模型,根据实际需求设计控制器阶数,并通过信赖域的优化方法对控制器参数进行迭代调整,以获得期望的固定阶数的低阶控制器。该低阶控制器有利于降低成本和减少设计计算量,便于控制算法的实时实现。以基于磁致伸缩作动器的双层隔振系统为研究对象,用Matlab仿真软件对提出的算法进行仿真研究,并与自适应前馈控制算法中常用的归一化FX-LMS算法进行比较。结果表明,基于IFT方法所设计的低阶控制器比归一化的FXLMS算法具有更好的隔振效果,有着很好的实用性和推广性。     

基于多传感器自适应加权融合的温室信息系统

针对目前温室信息管理系统需实现跨平台、良好交互性和机构远程控制,提出了一种利用Flex和Asp.net技术实现的基于多传感器自适应加权融合的温室信息管理系统。系统采用基于B/S的三层架构,重点阐述了系统中关键技术与实现过程,包括温室机构的远程实时同步控制和传感器数据的自适应加权融合等。系统在常熟现代农业示范园区实地测试运行,结果显示:自适应加权算法的融合效果明显优于传统的算术平均法,同时,系统各项预期功能均正常实现。     

基于模糊滑模控制的液压支架推溜系统研究

针对电液控制液压支架在自动跟机过程中推溜不齐问题,提出基于模糊滑模变结构控制方案.通过建立被控液压系统的数学模型,与定义的切换函数结合,然后进行滑模控制律设计,得到滑模变结构函数.通过Matlab软件验证模糊滑模控制系统的可靠性,由仿真结果可得:该方法在自动跟踪调节液压支架推溜方面,其控制效果得到优化.     

一类参数未知超混沌系统的广义函数投影滞后同步

混沌系统同步问题的研究是混沌保密通信技术研究的重要理论基础。针对函数投影同步中对时滞现象研究较少的问题,基于Lyapunov稳定性定理和自适应控制方法,设计了相应的自适应控制器和参数更新规则,实现了一类超混沌系统之间的广义函数投影滞后同步,以超混沌LS系统和超混沌Lü系统为例,验证理论的正确性和有效性,同时分析了外加噪声干扰和延时对同步控制效果的影响。数值仿真结果证实了所提方法的有效性、可行性和鲁棒性。     

Uncertain Method for Optimal Control Problems With Uncertainties Using Chebyshev Inclusion Functions

In this paper, a new uncertain analysis method is developed for optimal control problems, including interval variables (uncertainties) based on truncated Chebyshev polynomials. The interval arithmetic in this research is employed for analyzing the uncertainties in optimal control problems comprising uncertain‐but‐bounded parameters with only lower and upper bounds of uncertain parameters. In this research, the Chebyshev method is utilized because it generates sharper bounds for meaningful solutions of interval functions, rather than the Taylor inclusion function, which is efficient in handling the overestimation derived from the wrapping effect due to interval computations. For utilizing the proposed interval method on the optimal control problems with uncertainties, the Lagrange multiplier method is first applied to achieve the necessary conditions and then, by using some algebraic manipulations, they are converted into the ordinary differential equation. Afterwards, the Chebyshev inclusion method is employed to achieve the solution of the system. The final results of the Chebyshev inclusion method are compared with the interval Taylor method. The results show that the proposed Chebyshev inclusion function based method better handle the wrapping effect than the interval Taylor method.     

基于改进ADRC的PMSM无位置传感器转速控制

永磁同步电机(PMSM)是一个非线性、多变量、强耦合系统,具有不确定的外部干扰;为了提高对其转速控制精度,采用改进自抗扰控制代替传统自抗扰控制(ADRC);通过插值法构建一个新的函数来代替ADRC中原有的最优控制函数,并用线性误差反馈控制率代替非线性误差反馈控制率(NLSEF)以此来降低调参难度;同时建立基于脉振高频注入法和滑模观测器法的位置辨识系统,以满足PMSM转子位置的辨识精度要求;仿真结果表明,改进ADRC能够在无位置传感器控制方法中取得较好的控制效果,转子位置估计的误差小于0.002 rad,转速估计误差小于0.02 rad/min,转速超调量小于4%,最大振荡不超过60 rad/min,与传统ADRC控制器相比系统抗扰动性更强,电机位置和速度辨识效果也更优。