Integral sliding mode control of time-delay systems with mismatching uncertainties

A linear matrix inequality （LMI）-based sliding surface design method for integral sliding mode control of uncertain time- delay systems with mismatching uncertainties is proposed. The uncertain time-delay system under consideration may have mis- matching norm bounded uncertainties in the state matrix as well as the input matrix, A sufficient condition for the existence of a sliding surface is given to guarantee asymptotic stability of the full order slJdJng mode dynamics. An LMI characterization of the slid- ing surface is given, together with an integral sliding mode control law guaranteeing the existence of a sliding mode from the initial time. Finally, a simulation is given to show the effectiveness of the proposed method.

Sliding mode control for an aerodynamic missile based on backstepping design

In order to solve the mismatched uncertainties of a class of nonlinearsystems, a control method of sliding mode control (SMC) based on the backstepping design isproposed. It introduces SMC in to the last step of backstepping design to modify the backsteppingalgorithm. This combination not only enables the generalization of the backstepping design to beapplied to more general nonlinear systems, but also makes the SMC method become effective in solvingthe mismatched uncertainties. The SMC based on the backstepping design is applied to the flightcontrol system design of an aerodynamic missile. The control system is researched throughsimulation. The simulation results show the effectiveness of the proposed control method.

Suboptimal Robust Stabilization of Discrete-time Mismatched Nonlinear System

This paper proposes a discrete-time robust control technique for an uncertain nonlinear system. The uncertainty mainly affects the system dynamics due to mismatched parameter variation which is bounded by a predefined known function. In order to compensate the effect of uncertainty, a robust control input is derived by formulating an equivalent optimal control problem for a virtual nominal system with a modified costfunctional. To derive the stabilizing control law for a mismatched system, this paper introduces another control input named as virtual input. This virtual input is not applied directly to stabilize the uncertain system, rather it is used to define a sufficient condition. To solve the nonlinear optimal control problem, a discretetime general Hamilton-Jacobi-Bellman(DT-GHJB) equation is considered and it is approximated numerically through a neural network(NN) implementation. The approximated solution of DTGHJB is used to compute the suboptimal control input for the virtual system. The suboptimal inputs for the virtual system ensure the asymptotic stability of the closed-loop uncertain system. A numerical example is illustrated with simulation results to prove the efficacy of the proposed control algorithm.

Adaptive robust controller for supercavitating vehicle using guaranteed cost theory

Regarding to the problems that supercavitating vehicles have special characteristics from traditional underwater vehicles,robust control problem was studied in this paper for the supercavitating vehicles with mismatched uncertainties.The nonlinear dynamic model was improved.For mismatched uncertainties,the robust sliding mode function was proposed based on guaranteed cost theory,and sufficient condition for the existence was given in terms of linear matrix inequality (LMI).Continuous sliding mode controller was designed,with an adaptive technology which was used to estimate the unknown upper bound of mismatched uncertainties.Meanwhile,upper bound of parameter uncertainties was not required.Simulation results demonstrated that the system responds rapidly and has good robust stability.Due to application of guaranteed cost theory,the controlled plant is not only stable but also guarantees an adequate level of performance.Therefore,it provides theoretical references for further study on control problems of supercavitating vehicles.

一种永磁同步电机模型失配容错控制算法

针对高精度永磁同步电机驱动系统因转动惯量、摩擦系数与磁链参数失配造成其控制精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于有限时间收敛扩张状态观测器的无模型滑模容错控制方法。首先,建立了考虑内外不确定性的永磁同步电机转速环超局部模型,并设计了无模型全局积分终端滑模控制器;其次,设计了有限时间收敛扩张状态观测器来降低模型失配带来的影响;最后,通过与其他方法的仿真和实验对比,验证了所提方法能够在不获取精确模型的情况下实现了对多种模型失配与外部扰动工况的容错控制,并提高了电机的控制精度。

针对频率失调问题的挖掘机ANC系统优化设计

在进行窄带主动噪声控制(Narrowband Active Noise Control,NANC)过程中,常采用非声学传感器来获取参考信号,但非声学传感器会因老化和疲劳积累产生误差,使NANC系统频率失调(Frequency Mismatch,FM),导致降噪性能下降,甚至失效。针对此问题,提出一种基于自适应补偿(Adaptive Compensation,AC)的控制方案,该方案利用滤波增强信号与原始信号的相关性,设计一个频率跟踪质量评价因子,使该方案能更精准地实现对频率的追踪,以取得更优的FM补偿效果。通过仿真对比发现,与传统解决方案相比,AC方案能应对更大FM,使NANC系统具有更好的稳定性,初步验证了算法的优越性。进一步开展台架试验与实机实验,试验结果表明:当FM达到10%,经AC方案优化的NANC系统对挖掘机2、4、6阶噪声降噪量仍达到了15.2 dB、24.1 dB、21.2 dB,进一步验证了AC方案的性能。同时,也表明所提AC方案能有效实现对FM的控制,具有较高的实用价值。

基于广义比例积分观测器的永磁同步电机鲁棒谐振预测电流控制

针对永磁同步电机(PMSM)采用无差拍预测电流控制(DPCC)时,性能易受电机参数失配及死区效应的影响,该文提出一种基于广义比例积分(GPI)观测器的鲁棒谐振预测电流控制(RRPCC)方法。首先,分析PMSM参数失配将产生非周期扰动及逆变器死区效应会导致周期扰动,进而建立带有非周期和周期性扰动的PMSM精确数学模型;其次,基于内模原理,将包含扰动频率的谐振多项式嵌入电流预测模型,可有效地抑制周期性扰动;最后,采用GPI观测器估计由参数失配引起的集总扰动,并通过前馈补偿消除非周期扰动。实验结果表明,该方法能提高系统面对非周期及周期性扰动时的鲁棒性。

财务柔性对企业投融资期限错配的影响研究——一个有调节效应的中介模型

选取2012-2022年中国A股上市公司的数据,运用有调节效应的中介模型实证分析财务柔性对企业投融资期限错配的影响、融资约束在财务柔性与企业投融资期限错配之间的作用路径以及内部控制对财务柔性与企业投融资期限错配关系的调节作用。结果表明,财务柔性能够显著降低企业的投融资期限错配程度;机制检验结果表明,财务柔性可以通过缓解企业面临的融资约束程度进而降低企业的投融资期限错配程度;内部控制质量对财务柔性的直接效应以及融资约束的中介效应均具有调节作用。研究结论对增强企业财务柔性储备意识、加强企业内部控制制度建设、优化企业投融资期限结构等具有重要意义。

基于状态观测器的增量式预测控制

通过状态观测器的状态估计代替内部模型的状态反馈,推导了基于状态观测器的增量式模型预测控制算法,通过增广状态估计实现实测的输出反馈对内部模型进行修正;其次,当模型预测控制内部模型与实际被控对象存在模型失配时,得到存在模型失配的闭环系统的状态方程,研究了闭环系统的鲁棒稳定性;最后,给出一个线性对象和一个非线性对象的仿真示例,并对线性示例进行模型失配下的稳定性分析,仿真结果表明该控制算法具有较好的控制效果,并具有一定的鲁棒稳定性。

单输入单输出系统分数阶预测函数控制

基于分数阶微积分理论和预测函数控制理论,针对一类单输入单输出分数阶线性系统提出了一种分数阶预测函数控制方法。用Oustaloup近似法对分数阶系统近似的整数阶系统建立预测输出模型,并根据GL定义在代价函数中引入分数阶算子。该控制方法通过将控制输入结构化简化了控制器设计,引入分数阶算子增加了控制器的自由度。仿真结果表明:与传统预测控制器相比,分数阶预测函数控制器具有调节时间短、抗干扰能力强及鲁棒性强等优点,在模型失配的情况下也有较好的跟踪效果。

模块化三相光伏逆变器及其分布式自适应升压控制策略

针对现阶段级联H桥二倍频电压纹波和功率失配所带来的一系列问题,提出一种基于四端口LLC的模块化三相光伏逆变器拓扑结构,可从根本上解决相间功率失配的问题,同时该拓扑能够抑制系统直流母线电压上的二倍频电压纹波。总结分析相内功率失配问题形成的本质原因,并提出一种分布式自适应升压控制策略,以提高系统应对相内功率失配的能力,扩展系统的稳定运行范围。分布式控制架构可减少各模块间的信息交互、降低控制系统的复杂性。仿真和实验验证了所提拓扑结构及控制策略的有效性。

内部控制质量、融资约束与投融资期限错配——基于采矿业上市公司的实证分析

针对内部控制质量、融资约束与投融资期限错配的关系问题,以2012—2021年采矿业上市公司为研究样本,采用实证研究的方法,分析内部控制质量、融资约束与投融资期限错配之间的关系。研究表明:内部控制质量与投融资期限错配显著负相关;内部控制质量与融资约束显著负相关;内部控制质量通过缓解融资约束减少投融资期限错配,融资约束在内部控制质量与投融资期限错配的关系中发挥部分中介效应;内部控制质量对投融资期限错配的影响在非国有企业和金融资产配置水平较低的企业中更显著。研究结论为提高企业内部控制质量、缓解融资约束、减少投融资期限错配提供参考。

电网频率校正控制方法在高比例新能源电网的适应性

新能源出力由自然禀赋决定,在电力平衡约束下的高比例新能源电网运行方式调整范围逐渐增加,传统固定策略的频率校正控制方法失配风险不断提高。建立典型系统,给出了研究频率校正控制的电网运行场景域描述方法,计算了频率校正控制系统任一轮次适应的电网运行场景域。提出将控制量可整定的范围作为评价任一轮次适应性的指标,使用多个轮次的最小可整定范围评价频率校正控制系统的适应性。利用实际电网参数建立分析模型,计算频率校正控制系统适应的极限新能源接入比例。传统频率校正控制方法难以适应新能源比例高的场景,亟需新型控制方法。

非平面全驱动多旋翼无人机的鲁棒预测控制

针对非平面全驱动多旋翼无人机飞行时易受外部风场与未建模动态影响等问题,设计了鲁棒性较好的预测控制系统。采用牛顿-欧拉法构建了无人机六自由度非线性运动模型;设计了线性扩张状态观测器,将同时受匹配与非匹配干扰影响的无人机系统转化为仅受匹配干扰影响的等效系统,用以估计系统的状态变量;针对等效系统设计预测控制器以降低系统输出振荡和输入激增,设计干扰补偿器以提升闭环系统抗干扰的鲁棒性。仿真实验表明:与常规的非线性动态逆控制方法相比,该算法下的闭环系统具有更强的抗干扰能力与更高的轨迹跟踪精度。

波浪发电系统功率优化LQG滑模控制

直驱式波浪发电系统浮子位置和速度存在物理约束,基于线性二次高斯控制,提出约束反馈优化功率方案。通过流体力学工具得到辐射力数据,建立系统状态空间模型。采用标准卡尔曼滤波器获得系统全状态量信息,构建最小性能指标函数,计算状态反馈增益;考虑建模误差,设计滑模控制器,利用Lyapunov函数证明系统稳定性,补偿系统模型失配时的状态量偏移及功率损耗;离线计算反馈增益并调整滑模变结构控制参数,降低控制策略复杂性。仿真结果表明,所提控制策略动态性能好、鲁棒性强,能保证物理约束并提升系统输出功率。

基于深度强化学习的航空发动机MPC控制研究

针对传统模型预测控制在工况突变、大幅值故障等大幅度模型失配情况下,难以保证控制精度的问题,提出了一种基于深度强化学习的航空发动机改进模型预测控制方法。首先对MPC对模型失配的调节效果进行评估,针对不同类型不同程度的模型失配对MPC的影响进行分析。其次提出基于深度强化学习的模型预测控制方法(DRL-MPC),通过深度强化学习对预测模型与实际系统之间的模型偏差进行修正,提升预测模型的预测精度。最后,对MPC的代价函数进行重构,建立基于深度强化学习的航空发动机改进MPC控制器。对传统MPC方法与所提方法进行了比较仿真。仿真结果表明,在存在大幅模型失配的情况下,所提方法能够在不提升计算代价的情况下有效降低MPC控制器对模型失配的敏感程度。

带延时补偿的永磁同步电机自适应无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)的电流控制易受系统延迟、参数失配等因素影响,导致电流跟踪性能下降的问题,提出一种带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制算法。在传统无差拍电流预测控制器(DPCC)基础上,针对参数失配引起电流跟踪性能下降的问题,改进了基于仿射投影算法的模型自适应补偿方法,设计了一种具有延时补偿的自适应电流控制算法。最后通过仿真试验,验证了所设计的带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制对系统参数失配具有自适应补偿能力,可以有效消除系统延时的影响,提高电流环跟踪性能。

并网变换器虚拟同步无模型参数鲁棒增强控制策略

随着新型电力系统的发展,并网变换器已成为能量传输的关键设备。模型预测控制的虚拟同步机参数鲁棒性较低,当并网参数失配时,输出电流纹波增大,同步机功率支撑下降。针对此问题,提出一种改进的虚拟同步无模型参数鲁棒预测控制方法。首先,该方法采用四阶Runge-kutta优化超局部无模型得到虚拟同步机参数增强鲁棒模型。然后,采用Lagrange插值法求解模型中K参数,通过前4个时刻的采样值预测下一时刻的输出。同时设计虚拟惯量无模型自适应预测算法,实现了惯量动态需求响应。最后,经过价值函数寻优比较得到虚拟同步机的优化电压矢量,实现参数鲁棒增强控制。实验结果表明,所提出的控制策略在参数失配情况下功率支撑能力稳定,频率波动时虚拟惯量能够动态响应,具有良好的稳态和动态响应性能。

基于增量模型的PMSM鲁棒性模型预测控制算法研究

永磁同步电机模型预测电流控制(MPCC)策略因具有良好的动态性能而得到了广泛应用,但该策略较为依赖模型参数的准确性。为了在保持控制系统的动态性能的同时提高系统的参数鲁棒性,提出了一种基于三矢量的增量型MPCC策略。在MPCC中引入基于d轴电流的模型参考自适应电感辨识算法,并对自适应律进行了分析。基于Matlab/Simulink进行了仿真,结果表明所提策略能够实现在保持三矢量预测控制动态性能的前提下,减小磁链参数失配造成的预测误差;基于d轴电流的模型参考自适应算法可以进行快速稳定地电感参数辨识,有效地提高了控制系统的参数鲁棒性。