广义预测控制综述

总结了近年来广义预测控制的递推算法、直接算法、组合算法、稳定的广义预测控制算法、连续的广义预测控制算法、非线性系统的广义预测控制算法等各方面的理论研究成果 ,概述了广义预测控制的稳定性和鲁棒性分析的结论 ,讨论了进一步研究的方向 .

控制方向未知的时变非线性系统鲁棒控制

针对一类具有未知时变控制方向、不确定时变参数以及未知时变有界干扰的严反馈非线性系统,给出一种带有死区修正算法的鲁棒控制方法.在控制系数符号未知的情况下,通过在反步法中引入N ussbaum增益和死区修正技术,得到一种修正的鲁棒反步设计方法.该方法不需要未知时变控制系数的上下界先验知识以及不确定参数和外界干扰的上界信息.算法保证了闭环系统所有信号的有界性,同时使得跟踪误差收敛于零的任意小邻域内.

高压直流输电系统换流站鲁棒自适应输出反馈控制

针对高压直流输电系统,设计了一种鲁棒自适应输出反馈控制器。首先,将高压直流输电系统换流站动态模型转换成用输入-输出表示的非线性系统。然后,利用自适应非线性阻尼项来抑制系统的非线性动态不确定性和未知有界扰动,应用Lyapunov稳定性理论构造出控制器和自适应参数的表达式。Iyapunov稳定性分析结果表明,文中所提出的控制器保证了闭环系统的稳定性。最后,将设计的控制器应用到一个3机直流输电系统中,仿真结果表明,与传统的PI控制器相比较,文中控制器可大大提高系统的稳定性和鲁棒性。

船舶横摇运动中的混沌及其非线性简捷控制

为了描述并控制船舶横摇运动中的非线性随机现象,用混沌的Duffing方程刻画船舶横摇运动的非线性现象,符合程度较好,说明船舶在海浪作用下的运动在一定条件下可能产生混沌现象。采用精确反馈线性化和闭环增益成形算法相结合的非线性简捷控制方法控制船舶横摇运动中的混沌,取得了令人满意的控制效果,仿真结果验证了所设计的控制器具有良好的鲁棒性。

基于后推技术的直接鲁棒自适应模糊控制

针对一类带摄动的严格反馈非线性系统,基于后推设计方法,利用第一类模糊系统的逼近能力,提出了一种新的直接自适应控制方案。该方案中引入连续鲁棒项对系统的摄动部分进行抑制,并在自适应律中利用了leakage项以防止参数漂移。通过理论分析,证明了闭环系统是半全局一致终结有界的,跟踪误差收敛到一个小的残差集内。仿真结果表明了该方法的有效性。

基于反馈线性化的气压伺服系统非线性H_∞控制

该文将基于直接反馈线性化的非线性H∞ 控制策略应用于气压伺服系统。一方面 ,引入反馈线性化把具有强非线性的气压伺服系统转化为伪线性系统 ,从而可利用线性系统理论进行控制器设计 ;另一方面 ,引入H∞ 控制 ,处理由于模型不准确 ,运行参数的摄动等引起的鲁棒性问题。这使得对于气压伺服系统能够按照一定的性能指标来设计控制器 。

基于特征结构配置的非线性控制器在直接力控制中的应用

针对直接力控制中的直接升力模态,文中提出了一种基于特征结构配置法的非线性控制器。仿真表明:采用该控制器的飞行控制系统实现了纵向力矩之间的解耦,并具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。

基于鲁棒L_2的无刷直流直线电机定点控制

针对无刷直流直线电机(BLDCLM)伺服系统输出能无延迟、无超调地跟踪输入指令的变化,而常规PID控制器很难同时满足系统对输入的跟踪性能和对不确定性的抗扰性能要求这一现状,提出鲁棒L2跟踪控制策略,亦即有针对性的引入非线性控制抑制扰动和实现对输入指令的准确跟踪.对具有变化负载和驱动增益变量的BLDCLM定点控制进行鲁棒L2控制器设计,并运用MATLAB/SIMULINK仿真得出在不同负载条件下的阶跃响应和相应的电机速度、位移响应曲线.仿真结果表明,任何状态下系统都有最佳动态响应,从而证明了该方法的合理性和有效性.

未知控制方向非线性时滞系统部分状态反馈鲁棒自适应控制

针对一类带有未知控制方向的时变非线性系统的部分状态渐近鲁棒调节问题,文中采用部分状态反馈渐进调节的控制算法来处理系统中的不确定性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函来处理系统中的时滞项,通过Nussbaum型函数来处理系统中的未知控制方向问题.我们基于反推技术给出了部分状态反馈控制器的设计步骤,所设计的控制器使得闭环系统的所有信号都是有界的,而且使系统的状态渐进收敛于零.仿真实例说明了控制器的有效性和可行性.

全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制

针对全方向步行康复训练器应用时元器件发生不可预见的失效情况,提出了非线性鲁棒容错控制器的设计方法,研究了全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制问题.通过在控制器中增加补偿矩阵,无论执行电机是否发生故障,全方向步行康复训练器均能够跟踪理疗师制定的训练路线.构造了能量存储函数和适当的评价信号,基于γ耗散不等式推导得出了鲁棒控制器,使系统的跟踪误差在全局坐标系下达到渐近稳定,且满足非线性L2增益性能指标.仿真结果表明,新的设计方法具有一定的可行性和有效性.

直线电机悬浮平台的L_2鲁棒控制

永磁直线同步电机(PMLSM)悬浮平台系统的水平推力和法向力之间存在非线性耦合,且易受负载扰动和参数变化等不确定性因素的影响.为了解决上述问题并实现准确定位,在系统非线性数学模型的基础上,对水平轴和竖直轴均设计了PD位置控制器与L2速度控制器,将解耦与扰动抑制转化为L2速度控制器的设计问题.仿真结果表明,该方法设计的系统实现了水平方向和竖直方向的直接动态解耦,并且对负载扰动和参数变化具有很好的鲁棒性.

非线性时滞系统的直接自适应模糊控制

针对一类具有摄动的严格反馈非线性时滞系统,基于后推设计方法,利用第一类模糊系统的逼近能力,提出了一种新的直接自适应控制方案。该方案避免了虚拟控制增益符号已知的假设。设计中引入连续鲁棒项对系统的摄动部分进行抑制。通过理论分析,证明了闭环系统是半全局一致终结有界的,跟踪误差收敛到一个小的残差集内。

基于反馈线性化滑模控制的直驱风电场经柔直并网系统次同步振荡抑制策略

由于风电场网侧换流器与柔直整流器之间存在次同步交互,直驱风电场经柔直并网系统存在发生次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)的风险。针对这一现象,考虑到系统的非线性和不确定性,提出一种基于反馈线性化滑模控制的SSO抑制策略,并将其应用在风机网侧变流器和柔直整流器上。所提出的抑制策略结合了反馈线性化控制(feedback linearization control,FLC)和滑模控制(sliding mode control,SMC)的优点。FLC主要通过坐标变换和反馈将非线性系统转化为线性系统形式,消除风机网侧换流器和柔直整流器控制环节的非线性;SMC主要通过设计滑模面和控制律,用于弥补FLC对参数摄动或外部扰动敏感的缺点。特征值分析和PSCAD/EMTDC时域仿真结果表明,相比于传统比例积分控制、次同步阻尼控制和FLC,所提出的非线性控制策略在不同运行工况下均具有良好的SSO抑制效果,且对参数摄动或外部扰动具有强鲁棒性。

双馈风力发电机的非线性PID功率控制

传统的双馈感应发电机直接功率控制策略大多采用PI控制,难以解决快速性和超调性的矛盾。提出基于非线性PID的功率控制,在直接功率控制策略基础上引入跟踪微分器,以非线性组合代替传统PI。理论分析仿真与实验表明对于一个2.2 kW的DFIG系统,基于非线性PID的功率控制能够实现快速无超调控制,提高系统的鲁棒性,具有更好的动态性能。

基于小增益定理的MIMO非线性系统的自适应控制

针对一类具有不确定函数控制增益的非线性相似组合大系统,提出一种直接鲁棒自适应控制设计器.基于输入到状态稳定性质和小增益定理,并利用T-S模糊逻辑系统逼近不确定函数,设计直接鲁棒自适应控制器.通过理论分析证明闭环系统半全局一致终结有界.

电力系统的可控制动电阻的非线性预测控制

电力系统的可控制动电阻 (TCBR)对电力系统的鲁棒性有很重要的作用 .本文中提出了一种新的TCBR控制器的设计方法 ,并通过对单机无穷大系统的计算 。

Tornambe非线性鲁棒控制器在异步电动机DTC中的应用

在分析Tornambe非线性控制理论的基础上,进行Tornambe非线性鲁棒控制器的设计,并用它取代PI控制器。在MATLAB/Simulink环境下,分别搭建传统异步电动机直接转矩控制模型和引入Tornambe非线性鲁棒控制器后的模型,对两者的仿真结果进行对比,得出后者在各方面的控制效果优于传统的异步电动机直接转矩控制。

航向保持系统简捷非线性鲁棒控制

为克服船舶航向保持控制系统中传统Backstepping设计方法易产生静差及设计过程过于复杂等不足,提出一种把带积分项的Backstepping方法与闭环增益成形算法相结合的简捷非线性鲁棒控制器设计方案.理论分析和系统仿真结果均表明,通过该方案设计出的控制器可使船舶航向零误差渐近稳定,同时设计过程简捷,控制器结构简单且具有较强的鲁棒性.