工科研究生“非线性控制理论”课程合作式教学初探

针对当前工科研究生教育在实践能力和创新能力培养方面已不适应新形势对工科高级人才培养的要求,迫切需要对目前工科研究生教学进行改革的现实,探讨在工科研究生“非线性控制理论”课程教学中积极开展合作式教学改革探索和实践,基于合作式教学理念,设计师生合作、生生合作、校校合作、校企合作等教学环节,提出“非线性控制理论”课程合作式教学应用途径。

科教融合视域下研究生的数字化培养路径探索——以“非线性控制系统”课程为例

当代信息技术的高速发展极大拓宽了学习路径和教学方式,数字化课程建设已经成为教育领域重要的发展趋势。为探索科教融合视域下研究生的数字化培养路径,以适应新时代需求,文章梳理了“非线性控制系统”课程的开设现状,明确了数字化时代课程培养目标的新需求,同时以课程教学过程为载体,探索了一种全过程数字化教学路径。整合数字资源开展课前教学,利用仿真软件融入课中案例,分解科研项目纳为课后实践,并结合教学平台建立多元教学评价体系。教学实践表明,学生在整体成绩提升的同时,数字素养得到全面培养。

自动控制理论课程思政教学改革研究

课程思政是新时代落实立德树人根本任务、进一步强化高校学生思政教育的创新方式和有力手段。高校肩负着人才培养、科学研究、社会服务、文化传承创新、国际交流合作的重要使命,因此要加强和改进思政教育工作。基于此,深入挖掘蕴含在自动控制理论课程中的显性及隐性思政教学资源,将思政教育贯穿课程建设全过程,旨在实现全员、全程、全方位育人。

“现代控制理论”课程教学改革与实践

针对“现代控制理论”课程基于线性空间理论推导较为抽象,与工程实践相对脱节,使得工程类学生学习和掌握课程内容较为困难的问题,提出了基于案例式的教学改革举措。加强案例性或项目式教学环节在课程内容体系中的作用,强调理论与实践紧密结合,以电液伺服系统为例开发课程教学案例,以提高学生状态空间建模、仿真和基于现代控制理论的系统调试能力为目标,以该案例贯穿课程始终,提升学生的现代控制工程素养,同时增加思政元素以激发学生理论和工程创新意识。

工科现代控制理论课程的思政教学设计与实践

课程思政是以构建全员、全程、全课程育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应,把"立德树人"作为教育的根本任务的一种综合教育理念。根据控制理论课程特点,响应将中国打造成“制造强国”的号召,改革单向教学模式,将思政元素融入教学案例,研究从工程实例出发的双向教学模式。将专业知识和思想政治教育有机结合,充分发挥专业课程的育人功能,为培养学生的爱国情怀、养成良好的职业道德奠定基础。

基于Hamilton能量理论的发电机汽门与励磁非线性稳定控制器的设计

基于Hamilton能量理论,该文提出了一种新的非线性稳定控制器的设计方法。文中详细阐述了该方法的理论依据并给出了控制器的具体设计步骤。应用此方法设计了发电机汽门与励磁稳定控制器,仿真结果验证了理论分析的正确性与控制律的有效性。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性;考虑到Hamilton能量函数实际上是动态系统的Lyapunov函数,因此,该文也给出了一种从能量角度设计电力系统非线性稳定控制器的新方法。

非线性系统鲁棒控制理论的一些新进展

非线性系统的控制是目前自动控制理论研究的一个新热点 .首先给出了近年来非线性系统理论研究基本结果的简要回顾 ,在此基础上 ,以非线性系统的鲁棒镇定和鲁棒L2 干扰抑制问题为主线 。

非线性系统控制的逆系统方法(I)——单变量控制理论

介绍非线性系统控制的逆系统方法及相应的单变量非线性系统的控制理论。包括:逆系统方法的基本概念和设计原理,单变量系统α阶积分逆的设计方法,连续单变量系统的控制,逆系统方法在一类分布参数系统和离散时间系统上的推广示例。

控制理论在电力电子学中的应用(下)——非线性与智能化方法

综述了电力电子学中的自适应控制、滑模变结构控制、神经网络控制及模糊控制。

非线性系统学习控制理论的发展与展望

论述了学习控制的基本理论问题 ,给出了学习与学习控制系统的基本定义 ,着重讨论了学习控制方法产生的历史背景、目前非线性系统学习控制的研究状况 ,提出了一些有待继续研究的问题 .

船舶航向不对称信息理论与非线性逆推鲁棒控制算法

应用不对称信息理论和鲁棒控制算法简化非线性逆推算法,针对非线性船舶航向保持系统,设计了其Backstepping逆推控制器,由非线性函数项和常规线性控制器组成,将简化的Back-stepping法与闭环增益成形算法相结合,设计其非线性鲁棒控制器。通过非线性鲁棒控制器的控制能够使船舶无超调、无静差地跟踪设定航向,调节时间为600 s,符合船舶航行的实际情况,控制效果良好;当系统增加干扰后,系统的控制输出除了因干扰产生的抖动外,其跟踪性能仍然较好,航向输出无静差,说明控制器具有一定的鲁棒性;是否全部对消非线性项,对其控制效果相差不大,说明当模型发生参数摄动时,系统的控制性能仍能保证。

基于哈密顿理论的发电机汽门鲁棒非线性控制器设计

提出了利用 Hamiltonian能量函数理论设计非线性鲁棒控制器的方法 ,设计了发电机汽门的非线性鲁棒控制器 ,并且给出了估计干扰抑制增益的一个充分条件 ,所得控制器结构简单 ,易于工程实现。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法 ,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制规律的有效性。

基于微分几何理论的汽车半主动悬架非线性振动控制

针对汽车悬架系统的非线性特性,采用1／4汽车二自由度悬架模型分析半主动悬架控制。应用微分几何理论得到输出-干扰解耦方法,再经适当的坐标变换将该模型由非线性系统简化成一线性系统,并对此系统进行最优控制,然后通过非线性状态反馈实现对原系统的半主动控制。与被动悬架的仿真结果进行了比较,表明这种针对具有非线性特征的半主动悬架的非线性控制方法是可行的。通过功率谱分析,控制后系统的能量比被动悬架更趋于平均,悬架动态性能更稳定。

基于无源性理论的电压不平衡条件下PWM整流器非线性控制策略

针对PWM整流器在电网电压不平衡条件下直流侧电压出现二次谐波和交流侧出现负序电流的问题,在分析了PWM整流器数学模型的基础上,设计了一种基于无源性理论的PWM整流器非线性控制器。在Matlab下建立了PWM整流器仿真系统模型,对所设计的非线性控制器进行了仿真验证,并与传统的双dq-PI控制策略进行了比较。仿真试验结果表明,所设计的基于无源性理论的非线性控制器可以根据控制目标有效地抑制直流侧二次谐波或交流侧负序电流,与传统的双dq-PI控制器相比具有更好的动态性能。

基于非线性控制理论的SSSC控制器的研究

提出一种运用非线性最优控制理论设计静止同步串联补偿器(SSSC)控制器的方法。在分析SSSC原理的基础上,导出SSSC的动态数学模型。并运用MATLAB的仿真工具建立了SSSC的仿真模型,对含SSSC的单机无穷大系统发生三相短路故障进行仿真。仿真结果表明,采用非线性控制器,SSSC能有效地改善电力系统的稳定性。

基于无源性理论的H桥级联STATCOM非线性控制策略

采用传统的线性控制方法控制高压大功率条件下的静止同步补偿器(STATCOM)时,动态稳定性较差。因此,通过对STATCOM系统的数学模型与工作原理的分析,建立EL(Euler-Lagrange)系统模型,提出基于无源性理论的非线性控制策略,该策略可以保证系统的Lyapunov函数的稳定性。通过控制d轴有功电流维持功率单元直流侧电容电压稳定,减少系统期望平衡点数量。为了提高系统的收敛速度,对系统注入阻尼,加速系统能量耗散,并对注入阻尼的量进行了分析;构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测,以消除参考指令电流滞后1个采样周期造成的影响。仿真与实验结果表明,所提控制策略具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,有效地降低了STATCOM输出电流的谐波。

一类新非线性控制方法:基于演算子理论的控制方法综述

以基于演算子理论的鲁棒右互质分解(Operator-based robust right coprime factorization,RRCF)为基础,提出了一种较新的非线性鲁棒控制方法.本文将简述此方法的概念、基本理论及其应用.具体地说,本文首先介绍此方法的起源与基本概念;然后,讨论此方法在系统的鲁棒稳定性、输出跟踪与故障检测方面的设计等问题;最后,介绍此方法的实际应用从而进一步证明其有效性.

非线性控制理论几何结构原理的基本概念

介绍了非线性控制理论几何结构原理的几个基本概念，借助于这些基本概念，讨论了对仿射非线性系统的精确线性化方法。对工程技术人员在实际系统中应用该理论将有所帮助。

非线性控制系统的频谱理论及应用

总结了非线性控制系统的研究方法，阐述了时域法在工业应用中的某些局限，介绍了非线性控制系统频谱理论的基本内容及发展概况，同时就非线性控制系统的频谱理论发展方向进行了探讨。

基于Liapunov理论的结构非线性振动的混合控制

研究了地震激励下高层建筑进入塑性阶段后 ,结构非线性振动的混合控制问题。高层建筑简化为剪力墙形式 ,具有非线性滞变恢复力。采用被动基础隔振和主动控制力相结合的策略 ,对结构的非线性振动进行混合控制。基于Liapunov第二法 ,从系统的能量角度出发进行稳定性分析 ,找到控制系统的Liapunov函数 ,本着工程抗震设计中安全与经济的原则 ,应用允许结构反应进入非线性或塑性阶段的理论 。