倒立摆系统的线性二次型状态反馈控制

针对倒立摆系统非线性、鲁棒性、镇定、随动及跟踪等问题,提出二次型状态反馈控制。LQR控制器用于倒立摆的控制模式,保持摆锤稳定在竖直向上不稳定状态点附近,使小车位移跟踪给定信号。应用Matlab工具函数lqr,得到最优控制器对应的反馈增益矩阵,由此实现求反馈矩阵及倒立摆控制的程序。其仿真实验效果较好。

新能源直流组网倍流整流器线性二次型最优控制增强抗扰特性研究

针对由可再生能源组成的直流电网电解氢系统,通过设计一种基于线性二次型最优控制(LQR)的全状态反馈控制方法,建立全状态误差量的小信号模型,利用系统状态误差量反馈的方法,在新能源并网带来的供电干扰和负荷波动下,改善DC-DC变流器的动态特性,提高电解设备的运行效率和槽内材料的寿命。结果证明,该方法可以显著地降低系统的电压、电流波动时间,且与常规的PI控制相比,对系统干扰的抑制效果更好。最后,对线性二次型最优控制所提出的理论与方法进行仿真验证,证明其正确性与适用性。

线性二次型指标下的最优输出反馈问题

本文研究了线性二次型指标下的最优输出反馈问题。根据系统参数,在二次型指标中适当选择状态加权矩阵Q可以将LQ问题的状态反馈解表成输出反馈的形式。文中给出了这种输出反馈解存在的充分性条件。

基于反馈线性化的电液伺服系统线性二次型最优控制

由于电液伺服系统的非线性,常规建模方法不能准确建模,导致控制精度与稳定性难以提高。针对电液伺服闭环控制系统建立了非线性数学模型,基于微分几何方法对模型进行反馈精确线性化建模,利用线性二次型最优控制方法计算出系统的最优控制律,利用该模型实现了某船用构件力学性能测试平台的最优控制。研究结果表明:在反馈精确线性化结合最优控制的作用下,系统的响应快速性及控制精度均优于常规PID控制算法。

非线性反馈和二次型调节器在两栖机器人中的应用

球形两栖机器人具有对称的结构和多自由度的运动状态特性,在环境适应性和运动稳定性上具有优势。本文介绍一种可以用于深海水下探测与救援的新型水陆两栖机器人控制系统的结构和建模方法,根据机器人的运动控制模式,推导出具有6个自由度的动态数学模型,并在动态模型的基础上,建立并评估了两种控制模型。第一种是基于二次型调节器(LQR)的控制器模型,第二种是基于非线性状态反馈(FL)的控制器模型。最后对两种控制模型进行水下实验验证及评估,从而证明两种控制器的有效性和优劣性。实验表明非线性状态反馈系统在响应时间(LQR=67.5 s,FL=46.5 s)方面都优于有限时域LQR控制器,而LQR控制器在上升时间(LQR=24.5 s,FL=39.8 s)方面更加具有优势。

简化的线性二次状态反馈设计法在直流调速系统中的应用

近年来现代控制理论和大系统理论已在各个工程技术领域内得到了广泛的应用,并取得了一系列显著的成就.在电力拖动直流调速系统的设计中,人们也已采用了线性二次状态反馈理论设计系统的最优控制律以克服经典频域设计法的某些不足.但线性二次状态反馈法计算较复杂,工程实际应用不方便.故本文提出一种简亿的线性二次状态反馈法来设计直流调速系统.该法兼具频域设计法和线性二次状态反馈设计法的优点.文中示例表明,采用这种方法设计的直流调速系统具有良好的稳定性和鲁棒性.

基于状态反馈精确线性化单相全桥逆变器的最优控制

基于状态反馈精确线性化和二次型最优控制方法,提出了一种新型单相逆变器非线性控制策略。建立了单相全桥逆变器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标,利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。该文所提控制系统结构简单,成本低,易于数字实现。数值仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。基于所提控制方法的系统输出无稳态误差,输出电压谐波畸变率小,并对负载扰动具有较强的鲁棒性。

交流主动磁轴承电主轴线性二次型最优控制

针对交流主动磁轴承电主轴,提出采用线性二次型最优控制理论设计磁轴承控制器。阐述了一种交流主动磁轴承支承的电主轴结构和工作原理,建立了电主轴系统的状态方程。在介绍线性二次型最优控制理论的基础上,采用线性二次型最优控制理论设计了5自由度交流磁轴承电主轴分散和集中参数控制器,并用Matlab软件对集中和分散控制器进行仿真和性能比较。仿真实验结果表明,交流主动磁轴承电主轴转子在20 000 r/min以下运行,采用线性二次型最优控制理论设计的分散控制器,能够实现转子稳定悬浮,交流主动磁轴承电主轴能够按理想的指标运行,并且具有良好的动、静态性能。

基于线性二次型的多级联输水渠道最优控制

灌溉输配水是水联网链路的重要环节,其自动控制水平直接影响着水联网效率和风险控制能力,对实现水资源高效管理与利用有重要意义。通过变化输水渠道线性积分时滞控制模型,建立了多级联渠道离散时间状态空间方程,基于线性二次型理论设计最优状态反馈控制器,利用MATLAB求解和SOBEK模拟进行了验证。在甘肃省昌马南灌区多级联渠道运行过程优化控制的模拟结果显示,线性二次型算法能够使控制点水位较快恢复并稳定在设定值,控制过程动作与水位波动次数少、幅度小,效果远优于常规分布式PI反馈控制。线性二次型算法能够应对多级联渠道时滞、耦合特性和一般未知取水扰动,实现可靠供水服务和有效运行控制。目前算法仅采用反馈控制,尚无法应对过大未知取水扰动,还有进一步改进空间。

基于线性二次型策略的交直流磁轴承控制器

介绍一种新型交直流三自由度混合磁轴承结构和工作原理,给出交直流磁轴承系统的状态方程;阐述了采用最优控制理论中线性二次型方法设计交直流磁轴承集中和分散控制器的方法和步骤;用MATLAB语言编制适用离散系统最优控制器的仿真计算程序;利用所编程序对交直流磁轴承集中和分散控制器进行仿真实验比较。仿真及实验结果表明:交直流磁轴承转子在50000r/min以下运转,采用线性二次型方法设计的最优状态反馈控制器,忽略反馈阵中的耦合系数,而设计出的分散控制器,能满足交直流磁轴承系统性能要求。

倒立摆线性二次型最优控制方法研究

为优化倒立摆控制性能,提高系统响应的快速性和稳定性,研究了线性二次型最优控制方法。应用动力学分析方法建立单级倒立摆线性状态空间模型,设计线性二次型控制器(LQR);应用Matlab软件中LQR函数,确定倒立摆闭环控制系统状态反馈向量及最优控制目标函数,完成线性二次型状态反馈控制系统设计。时间响应分析及动态仿真结果表明,基于LQR函数设计的线性二次型状态反馈控制系统,阶跃响应上升时间<2 s,调节时间<5 s,实现了单级倒立摆快速、稳定控制。

可靠的线属于二次型状态反馈控制

本文介绍了一种用于容许执行机构运行中断的改良线性二次型（ＬＱ）状态反馈控制的设计方法，该控制通过客许在所选定的反馈回路中增加从零到无穷大范围中任何一个独立增益来改善标准ＬＱ调节器的已知稳定增益裕度特性，尽管所插入到回路中的增益值取范围为０到２，该控制方案确保了所给特性范围。这种可行的ＬＱ回路中的增益值取值范围为０到２，该控制方案确保了所给特性范围。

单相全桥逆变器状态反馈精确线性化控制(英文)

基于状态反馈精确线性化和二次型最优控制方法,提出了一种新型单相逆变器非线性控制策略。建立了单相全桥逆变器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标,利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。该文所提控制系统结构简单,成本低,易于数字实现。数值仿真验证了所提方法的正确性。基于所提控制方法的系统输出无稳态误差,输出电压谐波畸变率小,并对负载扰动具有较强的鲁棒性。

线性二次型调节器最优输出反馈律的研究

线性二次型调节器问题是一类重要的最优控制问题，在现代控制理论中占有重要地位。本文引入随机性能指标，讨论线性二次型调节器关于输出的最优反馈律，并对有限时间的状态调节器问题提供了一种计算其最优输出反馈增益矩阵的算法设计。本文给出的解决线性调节器系统的最优输出反馈方案，可降低调节器的复杂程度，便于工程实现，因而具有一定的学术意义和应用价值。

线性二次型最优控制器的MATLAB实现

本文通过事例介绍了利用MATLAB设计线性二次型最优控制器问题的基本方法,并讨论了参数变化对最优控制系统的影响。

状态二次型系统状态方程的一种新解法

基于用渥尔特拉 (Volterra)级数求解非线性微分方程的思想以及多维拉普拉斯变换 ,给出了状态二次型系统状态方程的一种新解法 。

基于线性二次型最优调节器的虚拟同步发电机控制策略

针对虚拟同步发电机控制下,功率调度指令突变时引起的系统频率波动以及频率偏移量较大的问题,提出了一种基于线性二次型最优调节器的VSG控制策略;通过分析输出频率动态响应特性,建立以角频率偏移量和功角偏移量为状态向量,输入有功功率偏差为控制向量的状态方程,求解系统最优控制规律,进行线性二次型最优调节器的设计;在Matlab/Simulink中搭建模型仿真,仿真结果表明:在负载扰动或有功阶跃工况下,基于线性二次型最优调节器的VSG控制策略,能够有效减小频率超调和暂态响应时间,改善频率动态响应特性;离网模式下系统暂态稳定性良好,即经过大幅扰动后频率可恢复至额定值,提高系统的运行稳定性。

基于线性二次型的飞控参数故障渐近调节

研究了含有参数故障的线性系统,提出了一种基于线性二次型的控制策略。采用该渐近调节反馈控制律,可以减小系统由于容错控制算法时延所致的性能下降。针对某飞机模型进行了仿真,结果验证了所提出策略的有效性。

航空发动机线性二次型最优控制

随着控制变量的增多,航空发动机已由单变量对象发展为多变量对象。在多变量反馈控制系统设计方法中,线性二次型最优控制方法由于具有无穷大的幅值裕度和大于60°的相位裕度而倍受人们的关注。在Matlab下以建立的模型作为被控对象,针对发动机在飞行包线范围内动态参数变化大、不确定因素显著的情况,提出了一种基于优化理论的最优控制方法。设计出的LQR控制器具有性能优良、控制能量合理的优点。通过线性仿真和非线性硬件在回路模拟试验,均验证了按此方法设计的控制器具有良好的性能。

基于线性二次型的电动汽车最优驱动控制系统的设计与仿真分析

设计了一种带有增磁回路的直流永磁同步电机驱动系统,以解决当前电动汽车普遍使用双电机驱动所造成的续航及调速问题;同时针对该驱动系统设计了一套带有IGBT模块的高精度PID控制系统。通过比较多种优化方法后,使用线性二次型算法对该控制系统进行了优化。所得的加速度控制系统经过仿真模拟,在低速和高速状态下调速特性良好。为现阶段大多数电动汽车,仅靠单个电机无法同时满足电动汽车低速和高速状态下的工作要求的问题,提供了一种解决方案。