基于反馈线性化的预测函数控制及其在CSTR中的应用

针对典型化工非线性对象连续搅拌槽反应器(CSTR),研究了基于反馈线性化的预测函数控制方法.首先将非线性过程精确反馈线性化,然后在此基础上,设计相应的预测函数控制器,仿真结果是令人满意的.     

参数线性化率定方法在HBV-IWS 模型中的应用

针对误差平方和最小为目标函数率定非线性函数参数会增加不相关的局部优值等问题,提出了参数线性化率定方法,并将其应用于HBV-IWS模型的日模拟和次洪参数优选中。首先通过日模拟理想模型的实例分析,发现参数均能收敛到真值,验证了该方法的可行性;然后对东张水库13年的实测日资料和18场洪水进行应用验证,结果表明,参数线性化率定方法在实际应用中是可行的、合理的,且寻找参数优值的速度较快;同时利用该方法率定敏感性参数,减少了率定所有参数带来的麻烦,提高了参数率定的效率,具有良好的应用前景。     

近地轨道电磁编队飞行相对轨道动力学建模

本文将电磁力引入编队飞行应用中,在考虑地球扁率和大气摄动情况下,建立了电磁编队飞行相对轨道动力学模型.基于磁偶极子假设,推导了编队飞行任意两颗卫星间电磁力模型,采用Hill方程的形式给出了电磁编队飞行的相对轨道动力学表述.分别对编队飞行任意两颗卫星间电磁力、大气阻力以及地球扁率摄动进行线性化,得到了电磁编队飞行线性化相对轨道动力学模型.仿真结果表明,线性化相对轨道动力学模型合理可行,与非线性模型相比,运行3圈后误差为0.05～5 m,误差主要来自于电磁力线性化.     

A practical robust nonlinear controller for maglev levitation system

In order to explore the precise dynamic response of the maglev train and verify the validity of proposed controller, a maglev guideway-electromagnet-air spring-cabin coupled model is developed in the first step. Based on the coupled model, the stresses of the modules are analyzed, and it is pointed out that the inherent nonlinearity, the inner coupling, misalignments between the sensors and actuators, and external disturbances are the main issues that should be considered for the maglev engineering. Furthermore, a feedback linearization controller based on the mathematical model of a maglev module is derived, in which the nonlinearity, coupling and misalignments are taken into account. Then, to attenuate the effect of external disturbances, a disturbance observer is proposed and the dynamics of the estimation error is analyzed using the input-to-state stability theory. It shows that the error is negligible under a low-frequency disturbance. However, at the high-frequency range, the error is unacceptable and the disturbances can not be compensated in time, which lead to over designed fluctuations of levitation gap, even a clash between the upper surface of electromagnet and lower surface of guideway. To solve this problem, a novel nonlinear acceleration feedback is put forward to enhancing the attenuation ability of fast varying disturbances. Finally, numerical comparisons show that the proposed controller outperforms the traditional feedback linearization controller and maintains good robustness under disturbances.     

电弧炉电极调节系统的满意度PID控制

电弧炉电极调节系统是具有强非线性及随机扰动的系统。在满意度PID控制方法基础上,对电弧炉电极调节系统进行了基于反馈线性化的满意度PID控制设计研究,并进行了单指标约束和多指标约束情况下满意度PID控制的仿真,验证了此控制方法的适用性,这对电弧炉电极调节系统及同类非线性系统的研究有重要意义。     

基于状态反馈精确线性化的三相四桥臂逆变器的控制

根据三相四桥臂逆变器的工作原理,应用开关函数建立了控制系统数学模型,引入开关周期平均算子将离散的系统转化为连续系统.根据系统的主要控制目标选取状态变量、输入变量和输出变量,得到适合于微分几何方法的3输入3输出的仿射非线性系统模型.根据非线性微分几何理论,从理论上证明了该模型满足多输入、多输出系统精确线性化的条件,推导出非线性状态反馈控制律.对非线性坐标变换后得到的线性系统,利用二次型最优控制策略时,根据无源性控制方法的思想,提出一种闭环系统能量函数,并推导出权矩阵的参数形式.将最优化得到的控制律进行逆变换来实现原系统的优化控制设计.仿真结果验证了该方法的有效性和正确性.     

时延丢包网络控制系统的分析与控制

针对网络控制系统中同时存在时延和丢包问题,基于零阶保持器的工作机制,将同时受时延和丢包影响的网络控制系统建模为输入带有时延的控制系统,根据李雅普诺夫稳定性理论和时滞系统理论得出控制系统的时滞相关稳定性条件,进一步基于锥补线性化的方法给出控制器的设计方法,有效解决了网络控制系统中同时存在时延和丢包的控制问题。仿真算例表明所提方法的有效性。     

一种单站纯方位目标跟踪中的线性近似化滤波算法

针对EKF算法中存在初始化困难的缺陷，利用近似线性化的方法，构建基于修正极坐标系下的近似线性最小二乘滤波算法ALF；以ALF作为EKF滤波器的初始化算法，实现联合ALF和EKF的两阶段滤波算法，并将它应用在水下单站纯方位目标跟踪中。仿真结果表明，由ALF和EKF组成的两阶段滤波算法具有很好的稳定性，算法精度较高，是一种有效的算法，对潜艇实施隐蔽探测与跟踪具有重要意义．     

基于微分几何方法的永磁同步电动机变结构控制

建立了永磁同步电动机的仿射非线性数学模型，采用微分几何精确线性化理论，实现了对永磁同步电动机的精确线性化解耦，并给出了反馈控制算法，最后应用非线性变结构控制理论指数趋近律法进行设计，实现了一种较新的对永磁同步电动机的控制。仿真结果表明，该控制系统具有良好的动静态性能。