不稳定时滞对象的二自由度控制器设计

在工业生产过程中,特别是化工领域,许多单元属于开环不稳定过程,特别还存在时滞特性;针对此情况,提出了一种二自由度响应控制结构,该结构优点是设定值跟踪与扰动响应完全解耦,分别对设定值跟踪控制器和扰动控制器两个参数进行独立调节,而无需进行折中,保证了系统的稳定性和鲁棒性;最后对一阶二阶不稳定时滞系统的仿真结果表明,所提出的二自由度控制结构能够有效地解决系统的稳定鲁棒性和扰动抑制作用。     

化工不稳定时滞对象的改进内模控制

针对化工过程中典型不稳定时滞对象,基于传统内模控制提出了两自由度控制方案,新增两个控制器分别用于稳定控制对象和抑制扰动,在镇定不稳定过程的基础上,设定值跟踪控制器和扰动抑制控制器可独立调节而无需再取折衷,同时保证系统具有较好的鲁棒稳定性.最后通过仿真实例验证了该控制方案的有效性.     

积分时滞对象的PID控制器设计

针对工业过程中常见的积分时滞对象,基于内模控制结构的设计原理,提出了一种PID控制器的解析设计方法。该方法通过引入闭环系统设定点低通滤波器来减少超调,从而达到二自由度控制;系统性能可通过单参数加以调节和优化。同时分析了系统的标称性能和鲁棒稳定性。最后通过仿真实例验证了控制方案的有效性。     

线性时滞不确定系统的强稳定鲁棒控制器设计

研究了线性时滞不稳定系统的强稳定鲁棒控制器设计的设计问题，其中不稳定性是时变的，不要求满足匹配条件，主要通过黎卡方程方法给出强稳定鲁棒控制器存在的充分条件，并具例说明方法的有效性。     

时滞不确定系统的鲁棒容错控制

本文考虑了线性时滞系统的容错控制问题,给出了时滞系统对传感器失效具有完整性的一个充分条件,并推广到执行器失效的情况,进而考虑了参数不确定系统的鲁棒容错控制问题,给出了鲁棒容错控制时滞系统的设计方法及步骤,并用设计实例及仿真结果验证了这种方法的有效性．     

不确定时滞系统鲁棒H∞完整性设计

研究一类不确定时滞系统的鲁棒Ｈ＾∞完整性综合设计问题。首先将故障执行器输出信息假设为能量有界信号,最终将问题归结为通过求解－Ｒｉｃｃａｔｉ方程得到时滞无关的状态反馈控制律。     

时变不确定性系统的二自由度最优鲁棒稳态跟踪控制器设计

研究了被控系统存在范数有界的时变模型摄动和未知外部干扰时鲁棒稳态跟踪问题. 利用二自由度控制结构和Youla参数化方法.提出了一个最坏情况稳态绝对误差的精确计算公 式,利用该公式最优稳态跟踪控制器设计问题可化为一个有限维l1优化问题.因此控制器设计 只需解一个标准线性规划问题.此外,还证明了所提出的控制器可同时保证系统的鲁棒稳定性 和最优跟踪性能.仿真结果表明了该方法的有效性和可行性.     

不确定离散时滞系统的D稳定鲁棒容错控制

针对离散一步时滞系统, 研究了传感器失效后有一定性能保证的D稳定容错控制问题, 给出一个对传感器失效具有完整性的D稳定控制系统需满足的一个充分条件, 进而讨论了参数不确定离散时滞系统的D稳定鲁棒容错控制问题, 给出了D稳定鲁棒容错控制系统的设计方法及步骤, 并把相应结果推广到执行器失效的情况, 最后用一个设计示例及仿真结果验证了这种设计方法的有效性.     

具有时滞的积分和不稳定对象的鲁棒控制

针对含时滞的积分和不稳定对象提出了一种新颖的两自由度控制结构,首先用一个比例控制器镇定给定值响应,然后基于鲁棒H₂最优性能指标设计给定值跟踪控制器.根据实际运行抗干扰要求,在对象输入和输出端之间设计负载扰动抑制闭环,利用扰动观测器抑制负载干扰信号,通过提出期望的闭环余灵敏度函数来确定扰动观测器,同时给出了扰动抑制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.最后通过仿真实例验证了该方法相对于近期其它方法的优越性.     

化工不稳定时滞过程鲁棒控制的解析设计

针对化工不稳定时滞过程,提出一种两自由度控制结构.首先基于鲁棒H2最优性能指标,设计给定值跟踪控制器;然后根据系统稳态运行时的抗负载干扰要求,在过程输入与输出端之间设计控制闭环,利用其反馈通道上的扰动观测器抑制负载干扰,通过提出期望的闭环余灵敏度函数的方法,反向确定扰动观测器,同时给出了该控制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.仿真实例验证了该控制结构的优越性.     

一阶时滞不稳定过程的复合PID控制

针对一阶时滞不稳定过程讨论了一类复合ＰＩＤ控制及其参数整定公式．该方法基于分步设计的思想，在比例控制器镇定基础上对闭环所构成的广义稳定对象，设计二级ＰＩＤ控制器．在二级控制器设计中，通过引入时滞二阶稳定模型优化ＰＩＤ参数．本文同时讨论了等价的二自由度ＰＩＤ控制器．     

二阶不稳定时滞过程的二次优化控制及结构整形

针对一类二阶不稳定时滞系统的抗扰动鲁棒性和动态响应问题,提出二次优化控制结构整形的方法来实现其优化控制．首先运用二次优化控制原理,设计系统的无穷维控制器和观测器．然后再用增强局部反馈K_f的结构整形方法,来消除其过渡过程中出现的微振现象．最后通过实例仿真与内模滤波器PID（proportional-integral-derivative）、 改进型Smith两种方案作对比研究,证明了本文方法在跟踪响应以及抗扰动鲁棒性方面的优越性．     

Stabilisability analysis of high-order unstable processes by fractional-order controllers

In this article, the sufficient stabilisability criteria for unstable time-delay processes by fractional-order controllers are investigated. The process is a high-order system with a single unstable pole, which also has a stable zero. The adopted approach to derive the sufficient conditions for stability is based on the well-known Nyquist stability criterion. Stabilisability is studied by applying fractional-order proportional integral and proportional derivative controllers and the results are given in terms of the maximum allowable value of time delay. Additionally, limitations on the parameters of the controllers which must be taken into account in the controller design are proposed.     

Tuning algorithms for fractional order internal model controllers for time delay processes

This paper presents two tuning algorithms for fractional-order internal model control (IMC) controllers for time delay processes. The two tuning algorithms are based on two specific closed-loop control configurations: the IMC control structure and the Smith predictor structure. In the latter, the equivalency between IMC and Smith predictor control structures is used to tune a fractional-order IMC controller as the primary controller of the Smith predictor structure. Fractional-order IMC controllers are designed in both cases in order to enhance the closed-loop performance and robustness of classical integer order IMC controllers. The tuning procedures are exemplified for both single-input-single-output as well as multivariable processes, described by first-order and second-order transfer functions with time delays. Different numerical examples are provided, including a general multivariable time delay process. Integer order IMC controllers are designed in each case, as well as fractional-order IMC controllers. The simulation results show that the proposed fractional-order IMC controller ensures an increased robustness to modelling uncertainties. Experimental results are also provided, for the design of a multivariable fractional-order IMC controller in a Smith predictor structure for a quadruple-tank system.     

论迟延补偿控制系统的控制器再设计

针对用SMITH预估器进行迟延补偿后的控制器设计问题,分析了迟延补偿误差的特性,讨论了迟延补偿后的控制器再设计的依据,提出了按照模型失配程度选择控制器设计的建议.通过仿真试验找出了最大迟延补偿误差产生的条件并证实了折中控制器设计方案的有效性.     

Improved PID controller design for unstable time delay processes based on direct synthesis method and maximum sensitivity

In this paper, a proportional-integral-derivative controller in series with a lead-lag filter is designed for control of the open-loop unstable processes with time delay based on direct synthesis method. Study of the performance of the designed controllers has been carried out on various unstable processes. Set-point weighting is considered to reduce the undesirable overshoot. The proposed scheme consists of only one tuning parameter, and systematic guidelines are provided for selection of the tuning parameter based on the peak value of the sensitivity function (M_s). Robustness analysis has been carried out based on sensitivity and complementary sensitivity functions. Nominal and robust control performances are achieved with the proposed method and improved closed-loop performances are obtained when compared to the recently reported methods in the literature.     

一类自治系统Hopf分叉及极限环幅值的时滞反馈控制

对含有非线性时滞位移的van der Pol—Duffing方程进行了研究,着重研究了时滞参数对van der Pol—Duffing系统Hopf分叉及极限环幅值的控制．首先采用摄动法从理论上推导出极限环幅值与时滞参数之间的关系,分析时滞参数对幅值大小的影响,并着重讨论了不改变振动频率情况下对幅值的控制．通过对零解的稳定性分析,得出Hopf分叉产生的条件．最后用数值计算的方法验证了理论计算结果,数值计算结果与理论结果相当吻合．     

时滞广义大系统的分散镇定

利用Lyapunov泛函数分析方法研究时滞广义分散控制系统,给出关联矩阵在某种解下的镇定条件及反馈控制器的设计方法,及具有相同时滞的广义分散系统,提供了镇定控制器的设计以保证闭环系统是渐近稳定的。