H∞回路整形在减摇水舱摇摆台中的应用

减摇水舱摇摆台是实现位置随动控制的液压伺服系统,其功能是模拟船舶运动姿态和验证减摇水舱的性能。摇摆台运动时,在横摇和横荡2个自由度上存在着相互耦合,且水舱内流体晃荡产生很大的干扰力和力矩,导致建模时参数不确定,对系统精度造成很大影响。为此建立摇摆台耦合运动模型,运用力学理论分析并进行解耦控制,求解流体产生的干扰力和力矩,引入H∞回路整形控制策略设计控制器,最后进行仿真分析和实验验证。结果表明,系统能够准确快速跟踪动态输入的横摇和横荡位移信号,实现了对干扰的估计和补偿,提高了系统的跟踪速度和鲁棒性,更为精确地验证水舱的性能。为模拟船舶运动姿态和其他领域中同类型的液压系统控制问题提供有效的解决方法。     

基于RBF神经网络的非线性控制系统

针对时滞、非线性多变量耦合系统控制中串级控制存在滞后，并且PI控制参数初始设置困难，很多时候只能手动控制的缺陷，本文采用内模控制方隶．通过RBF神经网络训练获得内部模型，同时利用最小二乘模型降解，简化解耦矩阵的求取，实现了两输入两输出系统的解耦控制。仿真结果表明．该方案可以消除变量间的耦合，并且解决了时滞问题、降低过程超调量，使得控制系统更加平稳，改善了过程控制的品质。同时．当对象特性发生一定改变时．系统具备良好的鲁棒性能。     

直流位置伺服系统的二自由度分数阶控制

为提高直流位置伺服系统的控制性能,提出了一种2自由度（two degree-of-freedom,2DOF）分数阶控制方法．通过设计一种2DOF控制结构,实现了系统的跟随和抗扰特性的解耦控制;将内模控制（internal model control,IMC）与分数阶控制相结合,选用分数阶滤波器,推导出了跟随控制器和抗扰控制器设计方法;根据控制性能的要求,利用系统截止频率和最大灵敏度指标,实现了2DOF控制器参数的解析整定．仿真实验结果表明,2DOF分数阶控制方法具有良好的位置跟随特性和抗干扰能力．     

基于神经网络2自由度PID的解耦控制实现

论文将2自由度PID引入一类有强耦合带时延的多变量系统,将回路所受耦合量看成干扰量,从而将多回路系统等价成多个单回路系统;针对2自由度PID控制器参数整定困难的特点,论文利用神经网络来实现2自由度PID控制器,使控制器的两组参数能自适应调整,同时完成系统的解耦与控制工作。仿真结果表明,系统具有很好的静态和动态性能。     

基于LM I 的H ∞解耦及活套高度张力控制

通过对全解耦、近似解耦和能量解耦的分析并结合工程实际,提出一种基于LMI的输入输出H∞解耦控制方法.该方法综合考虑了耦合通道和控制通道的控制效果,将解耦问题视为干扰抑制和多自由度跟踪的复合控制问题.在解耦控制设计中有更多的自由度,可依工程实际要求作相应调整,获得最优的综合指标.将该解耦方法应用于热连轧高度和张力控制系统,仿真结果表明可获得良好的解耦效果和控制特性.     

基于鲁棒开环解耦的系统逆二自由度控制

针对MIMO系统的轨迹跟踪,提出一种基于鲁棒开环解耦的系统逆二自由度（2DOF）控制方法．该方法通过鲁棒开环解耦解决MIMO系统的耦合问题,利用系统逆2DOF控制保证轨迹跟踪性能．首先提出一种保证预补偿器阶数最小和解耦系统鲁棒性的鲁棒开环解耦方法;然后结合鲁棒开环解耦和系统逆2DOF控制,给出系统逆前馈控制和H∞混合灵敏度鲁棒反馈控制器的设计方法;最后通过设计实例及仿真结果验证了该控制方法的有效性．     

多变量发酵过程的神经网络在线解耦控制

为提高多变量系统解耦控制的性能,提出了一种基于参考模型的神经网络在线解耦控制方法.构造神经网络实现前馈解耦,通过参考模型的输出与被控系统输出估计耦合作用对被控量的影响,由此设计神经网络权值参数学习算法,在线调整网络参数使多变量耦合系统实现解耦;对解耦后的子系统分别设计闭环控制器,以达到优良的控制性能.仿真实验结果表明,提出的解耦控制方法是简单有效的.     

凹印机套色系统的自抗扰解耦控制

无轴凹印机套色系统的运行过程中存在各种形式的扰动,且各色组的套色误差通过张力传递相互耦合,严重影响系统的套准精度,必须进行解耦和抗扰控制.本文在建立了凹印机套色系统的近似数学模型的基础上,将扩张状态观测器与前馈相结合,提出了一种新的自抗扰控制策略.把一个强耦合、大扰动、模型不确定的复杂非线性系统动态补偿为近似的二阶线性系统,降低了系统的控制难度,改善了系统的动态性能,并使系统具有自抗扰的能力.仿真结果表明,与传统的前馈控制和非线性控制相比,该算法使系统控制误差的收敛速度加快,动态响应性能更优越,实现了色组间的解耦并使系统具有良好的抗扰性能.     

无轴承异步电机径向位置的动态解耦控制

针对无轴承异步电机转子径向两自由度悬浮系统的相互耦合情况,采用神经网络逆系统方法进行了动态解耦控制研究。在介绍无轴承异步电机工作原理的基础上,建立了无轴承异步电机径向悬浮力的数学模型,对该模型进行可逆性分析,证明该系统可逆,应用神经网络逆系统方法将原来多变量、强耦合的非线性系统,动态解耦成2个位置彼此无耦合的线性子系统,并对解耦后的线性子系统进行了闭环设计。最后利用Matlab/Simulink工具箱对该控制系统作了仿真研究。仿真试验结果显示,神经网络逆系统方法可保证无轴承异步电机在径向两自由度上实现独立控制,且闭环系统具有良好的动、静态性能。     

二维直线电机平台的双神经网络前馈解耦控制

针对二维直线电机系统中的直线电机本身存在的非线性以及XY两轴之间互相影响产生的耦合对控制精度的影响,提出了一种基于前馈结构的双神经网络解耦控制方法.根据二维直线电机两轴间的耦合结构和前馈控制结构,对应搭建了双神经网络模型,设计一种双神经网络的解耦控制策略,以消除二维直线电机两轴间的非线性强耦合对系统控制精度的影响.仿真结果表明:提出的双神经网络前馈解耦控制方法的有效性,并在起始阶段的跟踪方面表现出良好的性能.     

基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制

在许多高速、高精的直线伺服系统中,要求能实现对速度的快速精确跟踪,但其模型的非线性和变量间的耦合给控制带来难度.对高速、高精速度跟踪控制中,电流和速度的变化过程在时间尺度上相对接近,不能简单地采用磁场定向矢量控制方法实现静态解耦,否则电流和速度间的非线性耦合将破坏速度跟踪品质.采用状态反馈线性化方法来实现永磁直线同步电动机(PMLSM)模型的精确线性化和动态解耦.利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.通过扩展滑模观测器来实现对所需要的动子速度、加速度和负载扰动的鲁棒观测.并利用李雅普诺夫理论对由反馈线性化和滑模观测器构成的非线性闭环系统的稳定性进行了证明.仿真结果表明该方案使PMLSM伺服系统具有良好的鲁棒速度跟踪性能.     

Optimal Decoupling Control Method and Its Application to a Ball Mill Coal-pulverizing System

The conventional optimal tracking control method cannot realize decoupling control of linear systems with a strong coupling property. To solve this problem, in this paper, an optimal decoupling control method is proposed, which can simultaneously provide optimal performance. The optimal decoupling controller is composed of an inner-loop decoupling controller and an outer-loop optimal tracking controller. First, by introducing one virtual control variable, the original differential equation on state is converted to a generalized system on output. Then, by introducing the other virtual control variable, and viewing the coupling terms as the measurable disturbances, the generalized system is open-loop decoupled. Finally, for the decoupled system, the optimal tracking control method is used. It is proved that the decoupling control is optimal for a certain performance index. Simulations on a ball mill coal-pulverizing system are conducted. The results show the effectiveness and superiority of the proposed method as compared with the conventional optimal quadratic tracking (LQT) control method.      

非线性系统的自组织模糊解耦控制

该文介绍自组织模糊控制理论在非线性多变量系统解耦控制中的应用。对某机动飞机采用自组织模糊控制理论进行了解耦控制律设计,并与一般非线性系统的解耦控制方法进行比较。仿真结果表明自组织模糊控制对解决强耦合非线性系统具有较好的控制作用,且不受系统模型、解耦阵是否可逆等数学理论条件的限制,具有较好的工程应用意义。     

多变量反馈解耦控制系统研究

针对某燃烧系统中温度、流量耦合的特点,基于两种典型的解耦系统结构,设计了一类前置反馈补偿解耦控制和PID控制相结合的控制系统。仿真结果表明,该解耦方法基本消除了系统间的耦合作用,提高了经典解耦控制系统的动态性能。     

Decoupling control for spatial six-degree-of-freedom electro-hydraulic parallel robot

This paper presents a decoupling controller equipped with cross-coupling pre-compensation for an electro-hydraulic parallel robot, in order to weaken system dynamic coupling effects usually ignored on the design of advanced controllers and improve system control performance. The mathematical model of the electro-hydraulic parallel robot is built using the Kane method and a hydromechanics approach, and the kinematical model is established with a closed-form solution and the Newton-Raphson method. The feedback linearization theory is applied to reduce coupling effects stemmed from system dynamics of the parallel robot via incorporating force-velocity control with cross-coupling pre-compensations. The control performance involving stability, accuracy, and robustness of the proposed controller for spatial 6-DOF parallel robot is analyzed in theory and experiment. The experimental results illustrate that the proposed controller can highly improve the control performance by weakening system dynamic coupling effects of the electro-hydraulic parallel robot, especially for trajectory tracking performance.     

凹印机多色套准系统自抗扰解耦控制

针对凹版印刷机对套准控制高精度和高稳定性的要求,提出了一种利用自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术设计多色套准系统解耦控制器的方法.首先,根据无轴传动模式下多色套准系统的工作机理,建立了多色套准系统的非线性耦合数学模型,并根据ADRC解耦规则推导了套准系统的解耦模型,得到了套准系统的阶数和静态解耦模型.其次,在套准系统阶数和静态解耦模型的基础上,利用ADRC策略对套准系统解耦控制器进行了设计.最后,仿真结果表明,所设计的ADRC解耦控制器能够很好地对各种系统干扰进行补偿,实现了多色套准系统的高精度控制,具有比PID控制器更好的控制性能.     

基于电流偏差的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(PMSM)矢量控制的目标是使PMSM表现优良的动态性能和稳态性能, 为解决同步旋转坐标 下dq轴电流存在耦合, 同时传统解耦方法在电感参数失配时解耦效果不佳的问题, 提出一种基于电流偏差的永磁 同步电机滑模电流解耦控制方法. 该方法在电流偏差解耦控制电机模型的基础上, 保证系统的良好的动态性能, 并 充分利用偏差解耦结构的灵活性, 引入新的Z控制函数, 设计滑模控制律, 使其运动在滑模阶段, 并且呈非线性光滑 特性, 以保证系统滑动模态, 抑制抖振, 从而实现dq轴电流较好的解耦效果, 同时提高系统在整个运动过程中因参数 摄动和外在扰动的鲁棒性, 保证系统的动态性能. 通过对传统解耦方法和新方法的仿真和实验对比分析, 验证所提 方法的可行性和有效性.     

基于T-S逆模型的航空发动机解耦控制

为了解决发动机控制系统中存在的耦合现象,以自适应逆控制原理为基础,提出了一种基于T-S逆模型的解耦控制器;该方法利用模糊T-S模型来辨识发动机的逆模型,从而得到实现解耦效果的伪线性化模型,再运用神经网络PID控制器的在线整定功能提高系统的动态性能和鲁棒性,使系统综合性能最优;仿真结果表明,该控制器具有理想的解耦效果,在发动机工作包线范围内具有良好的自适应能力.     

Adaptive Decoupling Control of Pulp Levels in Flotation Cells

Control of the pulp levels in flotation cells directly affects the grade of the concentrate and the tailings in a concentration plant. Nevertheless, with strong coupling among cell levels and nonlinearities in the flotation process, conventional control strategies cannot achieve satisfactory control performance. In this paper, a nonlinear multi‐model adaptive decoupling control strategy based on adaptive‐network‐based fuzzy inference systems (ANFIS) is proposed for the flotation process, which includes a linear adaptive decoupling controller, an ANFIS‐based nonlinear adaptive decoupling controller, and a switching mechanism. The proposed method not only improves the transient performance and mitigates effects of the nonlinearities on the system, but also guarantees the input‐output stability of the closed‐loop system. Successful application to the flotation process has been made in a concentration plant in China, and the feasibility and efficiency of the proposed method have been validated.