非线性系统无需初始条件预设性能有界H∞容错控制

针对一类具有外部扰动和传感器故障的非线性系统, 本文研究了其自适应预设性能有界H∞容错控制问题. 本文提出一种新的预设性能控制设计方法, 使得预设性能函数的选择与系统被约束变量的初始状态完全无关,用一种全新的方式解决了传统预设性能方法的控制效果依赖被约束变量初始条件的问题. 基于该设计方法和有界H∞控制方法, 在未知系统初始条件的情况下获得了系统的自适应预设性能有界H∞控制器. 本文所设计的控制器能够保证系统中的所有信号都是有界稳定的, 系统的输出变量能够被预设性能函数约束, 并且对于外部干扰具有很好的抑制作用. 最后, 仿真结果验证了该控制器的可行性及有效性.     

具有降阶模型的多变量鲁棒自适应前馈控制器

本文提出了一种多变量鲁棒自适应前馈控制器。该控制器采用低阶模型来控制参数未知的高阶多变量系统时,在可测干扰和有界不可测干扰作用下能保证自适应系统稳定运行。当可测干扰与系统输出之间存在未建模动态时,它可以对可测干扰实行有效的动静态补偿。当只有有界干扰作用时,它能使有界干扰对系统产生的影响最小。本文还给出了采用所提出的控制器控制某钢厂间歇式余热锅炉的仿真结果。     

带有干扰的时变系统的变结构鲁棒控制

对含有未知时变参数和外界干扰的单输入单输出线性时变系统,给出了一种变结构鲁棒输出跟踪控制器.系统参数不限定为慢时变或者结构已知的,只要求光滑有界且所需高阶导数有界.通过引入辅助信号和带有记忆功能的正规化信号,以及适当选择控制器参数,该变结构控制器能保证闭环系统所有信号的有界性,跟踪误差能被调整到任意小的范围内.     

一类时滞大系统的分散弹性控制器设计:自适应方法

研究了一类时滞大系统的分散弹性自适应控制器的设计问题.当控制器增益摄动范数 有界但上界未知时,采用自适应方法,给出了系统一致有界稳定的条件和控制器的设计方案,且 该控制器具有在线调整的功能.并给出了特例情况下,即控制器增益摄动范数有界且上界已知 时,闭环系统可镇定的充分条件和相应弹性控制器的设计方案.数值算例说明了设计的可行性 和有效性.     

基于观测器的一类非线性系统的自适应模糊控制

针对一类有界的不确定非线性系统设计了模糊观测器和自适应控制器.该方法不需要系统状态完全可测的条件,而是通过模糊观测器估计系统的状态变量并且能保证观测误差是一致最终有界的.该自适应控制器取得了良好的控制效果并且保证了跟踪误差的一致最终有界性.仿真结果表明了本文所提出的方法有效性.     

一类动态不确定系统的自适应模糊控制

针对一类不确定性系统, 用back-stepping设计方法设计了一种新的模糊控制器, 并在所有信号一致有界的意义上证明了系统的稳定性, 仿真结果表明本文所设计的控制器能达到预定的目的.     

未知初始跟踪条件的非线性系统预设性能有限时间有界$H_infty$控制

研究一类具有外部扰动的非线性系统在初始跟踪条件未知情况下的预设性能有限时间有界$H_\infty$控制问题.针对预设性能控制设计,提出一个新的误差转换思想,并据此设计新的预设性能函数,解决预设性能控制依赖于系统被约束量初始条件的问题.基于所提出预设性能函数、有限时间控制理论以及有界$H_\infty$的设计方法,获得系统无需初始跟踪条件的预设性能有限时间有界$H_\infty$控制器,同时解决非线性系统在有界稳定情况下难以设计$H_\infty$控制器的问题,保证跟踪误差以预先设定的动态性能在有限时间内收敛至平衡点附近的小邻域内,并对外部干扰有较强的鲁棒性能.     

一类具有范数有界的非线性不确定性时滞系统的鲁棒H∞控制器设计

研究一类具有有界范数非线性不确定性的线性时滞系统的鲁棒Ｈ∞控制，提出一种鲁棒Ｈ∞控制器的设计方法。该控制器不仅能鲁棒镇定原不确定系统，还能保证闭环系统一定的Ｈ∞性能。     

非线性零阶接近有界多模型神经网络自适应控制器

针对一类单变量非线性离散时间系统,提出一种零阶接近有界的多模型神经网络自适应控制器。该控制器包含一个非线性鲁棒自适应控制器和一个非线性神经网络自适应控制器。当系统非线性项放宽到零阶接近有界时,这两个控制器分别用于保证系统的稳定性和提高系统的性能,系统的控制输入由切换机构在两个控制器之间进行切换产生。最后给出了稳定性和收敛性证明,并通过仿真实验验证了该控制器的有效性。     

一种新的鲁棒自适应控制器

本文通过引入估计误差符号信息的反馈来建立一种新的鲁棒自适应控制器，能确保存在有界外部干扰时Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数对时间的导数的半负定性，从而确保了系统的稳定性，使系统具有较强的鲁棒性，理论分析与仿真结果表明，该鲁棒自适应控制器对有界外部干扰有较强的抑制能力，并且可以加快自适应初始阶段的收敛速度。     

Study of Learning Fuzzy Controllers

This paper compares two types of learning fuzzy controllers, the self-organizing fuzzy (SOF) controller and the hybrid self-organizing fuzzy proportional–integral–derivative (SOF-PID) controller. The SOF is an extension of the rule-based fuzzy controller, with additional rule creation and rule modification mechanisms. The hybrid SOF-PID comprises the SOF as a learning supervisory controller readjusting the proportional gain of the PID controller at the actuator section, when the system is on line. The structures of the SOF controller and the hybrid SOF-PID controller are studied. The performances of the SOF controller and the hybrid SOF-PID controller are compared by applying them to a two-link non-linear revolute-joint robot arm. For the path tracking experiments, the hybrid SOF-PID controller followed the required path more closely and smoothly than the SOF controller. The results of the experiments for the SOF controller and the hybrid SOF-PID controller are also compared with those obtained with a conventional PID controller, using the same values supplied at the setpoint.     

基于逆系统方法的综放工作面控制系统的模糊控制器

对逆系统方法作为反馈线性化方法及其非线性本质进行深入的研究后,认知到逆系统方法建立的模糊控制器是一种变增益的非线性控制器,它与PID控制器有许多相似之处,进而设计出模糊PID复合控制器。模糊PID控制器在综放工作面中的应用的关键是模糊控制器的各个参数的整定。因此,我们用传统的方法首先设计一个PID控制器,在稳定时使模糊PID控制器的参数与PID控制器的对应参数相等,逐步调节、修改各个参数,从而可以得出模糊PID控制器的参数,模糊PID控制器在煤矿综放工作面上运用的结果令人满意。     

New type of controller: the proportional integral minus delay controller

In the design of a control system, the derivative controller is often required to obtain a quick response. However, when the control system is subject to noise inputs, the functioning of the derivative controller may be jeopardized owing to its sensitivity to high-frequency noise. In order to overcome this problem, a new type of controller, called the proportional-integral-minus-delay (PIMD) controller is proposed in this paper. It is shown that in addition to exhibiting almost the same characteristics as the conventional proportional-plus-integral-plus-derivative (PID) controller, the PIMD controller is less sensitive to high-frequency noise. It seems that an appropriate PIMD controller would be a good replacement for a PID controller. The output time responses of the closed-loop system with a PIMD controller and the frequency-response characteristics of a PIMD controller are obtained by computer simulation.     

具有加权因子的PID型模糊控制器分析及设计

为了降低模糊控制器的设计难度, 提高控制性能, 以二维模糊控制器为基础, 设计了一种具有加权因子的PID型模糊控制器, 并提出了基于普通PID控制器参数整定模糊控制器参数的方法。首先, 基于模糊控制器的解析结构推导, 从理论上证明了该类PID型模糊控制器是一个全局二维多值继电器与一个局部具有变结构PID控制器的组合; 然后, 基于平衡点处该类PID型模糊控制器与普通PID控制器之间的等效关系, 建立了模糊控制器系统化的参数设计方法; 最后, 仿真实验验证了本设计的有效性。     

Design and analysis of direct-action CMAC PID controller

This paper is to propose a direct-action (DA) cerebellar model articulation controller (CMAC) proportional-integral-derivative (PID) controller. The proposed controller, termed the DAC-PID controller, can generate four simple types of the nonlinear functions and then determine a control effort from those functions to control the process. In addition, the real-coded genetic algorithm is used to tune the parameters of the DAC-PID controller such that we can optimize those parameters. The performance of the proposed controller is also discussed in the sense of quantitative analysis. Simulation results demonstrate that the DAC-PID controller is superior to the conventional PID controller tuned by Ziegler–Nichols method and, moreover, as better as the optimal PID controller and the optimal fuzzy-PID controller.     

Design of a hybrid fuzzy logic proportional plus conventionalintegral-derivative controller

Presents approaches to the design of a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integral-derivative (fuzzy P+ID) controller in an incremental form. This controller is constructed by using an incremental fuzzy logic controller in place of the proportional term in a conventional PID controller, By using the bounded-input/bounded-output “small gain theorem”, the sufficient condition for stability of this controller is derived. Based on the condition, we modify the Ziegler and Nichols' approach to design the fuzzy P+ID controller. In this case, the stability of a system remains unchanged after the PID controller is replaced by the fuzzy P+ID controller without modifying the original controller parameters. When a plant can be described by any modeling method, the fuzzy P+ID controller can be determined by an optimization technique. Finally, this controller is used to control a nonlinear system. Numerical simulation results demonstrate the effectiveness of the fuzzy P+ID controller in comparison with the conventional PID controller, especially when the controlled object operates under uncertainty or in the presence of a disturbance     

一种拟Laguerre控制器设计

拉盖尔(Laguerre)级数是一类L2空间上的正交级数,具有很好的函数逼近能力,目前在自动控制领域用于连续动态过程建模以及数字控制器设计;为了拓展拉盖尔级数在连续控制器设计方面的应用范围,文章将0型拉盖尔级数型传递函数模型,改进为1型拟拉盖尔级数型传递函数模型,提出了一种具有积分行为的拟拉盖尔控制器;比较了拟拉盖尔控制器与工业常用PID控制器的频域特点;通过将拟拉盖尔控制系统模型和期望模型的麦克劳林(Maclaurin)展开,给出了拟拉盖尔控制器参数的整定规则;在三类不同被控对象的仿真实验中,将拟拉盖尔控制器和PID控制器的系统逼近性能以及抗扰性能进行了对比研究;结果表明,拟拉盖尔控制器只需要三阶展开项,即可获得高于PID控制器的系统逼近能力和抗扰能力,具有较好的应用前景.     

Symbiotic organisms search algorithm for optimal evolutionary controller tuning of fractional fuzzy controllers

With the development of technology and the practical needs of complex engineering applications, fuzzy controllers have been widely applied. In contrast to a traditional integer-order fuzzy controller, a fractional fuzzy controller can extend the integral and differential order of a fuzzy controller to any real number, which describes the controlled object more accurately and enhances its control performance. However, a fractional fuzzy controller has a larger number of control parameters, which makes it difficult to calibrate. Because the parameter controller tuning values of the fuzzy controller clearly influence its control performance, this paper proposes to optimize the parameter controller tuning process using the symbiotic organisms search algorithm. A large number of simulation tests were carried out to compare the symbiotic organisms search-based parameter controller tuning method with parameter controller tuning based on five other representative swarm intelligence algorithms. The experimental results show that the symbiotic organisms search algorithm better optimizes the parameters of the fractional fuzzy controller.     

热工控制对象的不同控制方案的鲁棒性分析

针对热工控制对象模型的复杂性和参数不确定性,首先运用二步线性最小二乘法进行模型降阶,将对象模型降为二阶,然后对二阶模型设计定值控制器并进行控制器参数优化,包括:PID控制、鲁棒控制、内模控制和模糊控制的控制方法进行鲁棒稳定性分析、比较,得出分析结果.这一研究意义就在于,在理论分析及仿真试验的基础上找出最为适合热工控制对象参数时变这一特性的具有较强鲁棒性的控制器设计方案,对实际的工程应用进行指导.     

大滞后系统控制中专家-模糊PID方法的应用

为解决大滞后系统控制难度大的问题,设计了专家-模糊自适应PID控制器,这种控制器既具有模糊PID控制器高精度、稳定性、鲁棒性高的优点,又具有专家控制器进入稳定状态快的特点。对双容大滞后系统控制的仿真实验结果表明,该方法在动态性能上均优于单独采用模糊自适应PID方法,并且能够较快地进入稳定状态。