输入受限下的四旋翼飞行器姿态参数化控制

针对四旋翼无人机在输入受限情况下的姿态跟踪控制问题,提出了一种参数化控制方法。首先建立了四旋翼姿态误差二阶全驱模型,采用一种参数化控制器,使姿态误差系统等价于一阶定常闭环系统,从而实现姿态角收敛至跟踪信号。考虑四旋翼输入受限及更好的跟踪性能,采用智能优化的方法,利用粒子群算法优化控制律中的参数矩阵。仿真实验表明:与反步法相比,提出的参数化控制器能够在输入受限情况下更快速地跟踪姿态指令,具有更好的暂态性能,实现了四旋翼高精度姿态跟踪控制。

参数化控制系统中推理机的研制

为了促进机电一体化设备的推广使用,有必要研制对机械手及其它自动化机械的参数化控制系统。本文介绍了具有八路输入和八路输出的微型工控机参数化控制系统的组成和功能,并重点介绍了参数化控制系统中推理机的工作原理和搜索策略。

无线遥控机械手的参数化控制系统

为了使机电一体化的设备在更多的企业中得以推广使用,进而推动高新技术向生产力的转化,有必要研制对机械手及其它自动化机械的参数化控制系统。这里介绍了具有参数化即时控制、延时控制和互锁功能的无线遥控系统的组成及其对机械手控制的实际应用。

基于H_∞参数化控制器的H_2/H_∞混合控制器设计

基于广义被控系统模型,考虑SISO系统H2/H∞混合控制器设计问题。利用H∞标准控制问题的参数化形式的解提供的自由度,进行系统H2性能的设计,从而得到既满足H2性能又满足H∞性能的H2/H∞混合控制器。具体算例说明该方法实用有效。

基于最佳参数化控制的同步电机励磁的小信号性能指标

利用三种典型的最佳参数化方式设计同步电机励磁控制系统 。

一类非线性切换系统的参数化控制器设计方法

非线性切换系统在现实中广泛存在,针对一类参数切换的非线性切换系统提出了一种参数化控制器设计方法。该方法设计的参数化控制器形式简单,不改变原系统的平衡点位置,控制器的参数可以得到充分求解,与现有的方法相比,当系统切换时控制器及其参数不需要改变。在参数化控制器设计中,以一个切换的R(o|¨)ssler系统为例,对该方法进行了推导和分析,并通过Hurwitz判据和柱形代数剖分技术得到控制器参数的取值范围。仿真结果证明了该方法的有效性。

模块化设计与PLC参数化控制在提高产品功能中的应用

为了降低产品成本、加快产品上市时间及满足市场对产品需求多样化与系列化的要求,本文提出开发"一机多能"的生产设备,进而提出采用模块化设计方法进行系列化产品生产设备的开发。为了实现"一机多能"产品生产设备的多功能性,开发基于PLC的参数化控制系统。本文以锂锰扣式电池清洗机为例阐述了模块化设计及参数化控制系统的开发过程,证明了该方法是一种新型高效的设备开发方法。

烟支质量参数化控制研究

为保证卷制质量的稳定,运用均匀试验设计方法对卷接机组的参数进行优化设计,研究结果表明:针辊回丝量、VE吸丝负压与烟支质量呈负相关,其中针辊回丝量对试验结果影响较大。采用38%的针辊回丝量、-90bar的VE吸丝压力,烟支质量标准偏差稳定控制在0.023g以内。

基于粒子群算法和控制参数化的多无人机编队重构控制方法

针对多无人机(UAV)编队重构最优控制问题,提出一种基于粒子群算法(PSO)和控制参数化的方法。综合考虑无人机飞行动力学模型和编队重构的终端状态等式约束、安全防撞距离与通信保障距离的连续状态不等式约束。使用一种改进的粒子群算法求出该编队重构问题的最优控制输入;利用控制参数化方法将编队重构问题转化为一个最优参数选择问题,同时应用约束转录方法结合局部光滑技术处理连续状态不等式约束,并在改进粒子群算法获得的最优解下寻找更加精确的最优解。通过对比仿真,验证了所提重构方法的有效性。

基于控制参数化方法的列车节能操纵优化研究

以列车运行全过程牵引能耗最小为目标,综合考虑定时、变坡道、线路限速、牵引力和制动力限制以及驾驶舒适度等约束条件,建立列车节能操纵最优控制模型。基于控制参数化方法,将列车节能操纵最优控制问题转化为以线路子分段上的列车控制力为优化参数的非线性规划问题。为克服常规方法不能有效处理阶梯状线路限速的不足,提出一种离散化方法,使无限维状态约束简化为有限维不等式约束。针对牵引力上边界约束随速度非光滑变化的特点,利用二次函数对列车牵引特性曲线进行光滑化近似,进而将上边界约束转化为不等式约束,最终得到的非线性规划问题可由序列二次规划算法求解。仿真结果表明:该算法能够在精确满足所有约束的前提下,有效获取列车节能最优操纵序列及相应的参考速度曲线。

多时滞线性系统的控制参数优化方法

采用控制参数化方法研究具有连续状态不等式约束和多重状态及控制时滞的线性系统优化控制问题.通过把时滞系统动态模型中的控制量表示成关于时间的分段常数函数,把每个控制参数看作决策变量,将多时滞系统的控制问题转化为数学规划问题.推导出在连续状态不等式约束条件下的目标函数和约束函数对于待求参数的梯度公式,并用序列二次规划算法求出其最优控制量.最后,将该优化算法应用于湿法炼锌净化过程中.仿真结果表明,锌粉的添加量可以有效地减少,从而避免了资源的浪费.

一种可变时间节点的控制向量参数化方法

控制向量参数化方法是求解最优控制的一种常用方法,其时间网格通常是固定的。在每个时间段上,控制向量表示为由一组参数确定的时间的函数。时间网格的划分会影响到数值求解最优控制问题时最优化算法的准确性和效率。为了同时优化控制参数和时间网格的节点,提出了一种可变时间节点控制向量参数化方法,通过带有时间参数的S型函数来近似分段常数参数化方法中的切换过程。推导出了最优控制性能指标对时间参数的导数,并提出了处理时间节点约束的算法。利用所提出方法求解带有两个控制的最优控制实例,对于两个控制获得了不同的时间网格划分,从而能够更好地近似最优控制轨迹。

基于参数化镇定控制器和误差信号H_(2)范数的LCL型并网逆变器电流控制方法

在LCL型并网逆变系统中,通常为了满足系统性能会对闭环结构进行调整,而这种调整与保证系统内部稳定性之间存在较大矛盾。为解决此问题,提出一种基于参数化镇定控制器和误差信号H_(2)范数的并网电流控制方法。该方法利用参数化镇定控制器保证系统的内部稳定,进而通过设计误差信号的H_(2)范数和开环增益来确定镇定控制器的自由参数和开环增益系数,使系统具有快速的动态响应和高鲁棒性,实现了零稳态误差。该方法不仅可以较大程度地抑制电网电压对入网电流的干扰,而且在不同工况参考电流突变时,并网逆变系统可在半个周期内快速且准确地稳定输出三相平衡的正弦并网电流。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

带有时滞控制的一维热传导方程的参数化控制器设计与稳定性研究

研究具有Dirichlet边界条件和内部时滞控制的热方程的镇定问题.文章的目标是设计一个状态反馈控制器,使得闭环系统以指定的衰减率λ指数衰减.与早期的控制器设计方法不同,文章探索一种新的控制器设计方法——对偏微分方程的参数化控制器设计.首先,将带有时滞的控制系统转换成由传输方程和热方程构成的串联系统.然后,构建一个具有指数稳定性并且与文章所研究的系统具有类似结构的目标系统.最后,选择合适的核函数,使其构成的有界线性变换可以将闭环系统映到目标系统.通过选择不同的核函数,可以得到由目标系统到闭环系统的逆变换.

一种求解最优控制问题的非均匀控制向量参数化方法

传统的均匀参数化方法在求解固定终端时刻最优控制问题时,不能精确地逼近最优控制轨迹。针对这一问题,提出一种非均匀控制向量参数化的数值解法。首先将控制时域离散化为不同长度的时间段,各时间段长度作为新的优化参数;然后引入时间尺度因子,将非均匀参数化的最优控制问题转化为标准化时域上的均匀参数化问题;最后建立目标和约束函数的Hamilton函数,通过求解伴随方程计算梯度,采用序列二次规划方法获得数值解。针对两个经典的化工过程最优控制问题进行仿真研究,仿真结果验证了所提出算法的有效性。

卫星光通信精确跟踪控制系统的参数化综合优化设计

精确跟踪对准控制系统在卫星光通信中起着至关重要的作用.我国已完成的墨子号量子科学实验卫星,是基于经典随动系统理论设计的跟踪与瞄准系统,并在实践中取得了圆满效果.面向未来更远距离的空间通信应用,对跟踪与瞄准系统提出了更高的精度要求,传统的控制方法很难满足.为此本文提出了精确瞄准系统的一种参数化设计方法,抛弃了传统方法的精、粗系统分别设计的思想,对两级子系统进行整体设计,充分地利用了系统中的设计自由度.通过综合优化这些设计自由度,实现了系统对阶跃干扰的解耦和复杂干扰的抑制、不敏感极点配置和控制增益极小化等各项设计要求,从而显著地提高了对准精度.仿真结果表明,对准精度由原来的微弧度量级提高到了纳弧度量级.

基于控制向量参数化法的表面活性剂驱最优注入策略求解

表面活性剂驱最优注入策略问题是一类分布参数系统的最优控制问题,文章针对表面活性剂驱注入方案的特点,运用控制向量参数化的方法求解该问题。控制变量通过一个时间节点参数和其它决策参数的函数来近似。无限维的最优控制问题被转化为可以解析地求出梯度的非线性规划问题。通过求解非线性规划问题可以获得非均匀的时间网格。用带时间节点的控制向量参数化方法与梯度法分别对表面活性剂最优控制问题实例进行了研究,结果表明了利用带时间节点的控制向量参数化方法求解此类问题的有效性。

一组耗散Hamilton系统鲁棒自适应控制器参数化

研究了多个既有外部干扰又有内部参数摄动的耗散Hamilton系统的鲁棒自适应同时镇定控制问题。设计了一簇含调节参数的H?自适应同时镇定控制器,并且利用符号计算的方法给出满足含参数多项式半正定的调节参数的取值范围的算法。这种控制器参数化的方法利用耗散Hamilton系统的结构特点避开Hamilton-Jacob-Issacc(HJI)不等式的求解,因此得到的含调节参数的控制器形式简单,易于实现。仿真结果表明:得到的参数化的控制器对多个耗散Hamilton系统的H?自适应同时镇定非常有效,且在参数调节范围内,控制器具有进一步优化鲁棒性能的作用。

基于控制器参数化的渐近跟踪与静态解耦

应用使闭环系统达到内稳定的控制器参数化结果和消除系统稳态误差的内模原理，讨论了ＭＩＭＯ系统渐近跟踪向量值阶跃参考信号及其静态解耦问题．通过选择控制器中的自由参数矩阵，对参考信号做内模配置，实现了ＭＩＭＯ系统的渐近跟踪与静态解耦．最后，给出具体算例。

航天器姿态控制的区间参数化方法

考虑一类航天器姿态最优控制问题,通过控制参数化的方法和约束转录的方法,将航天器姿态最优控制问题转化为最优参数选择问题.提出一种新的区间时间变换方法用于解决最优参数选择问题的切换时间点的计算问题.将时间切换点按顺序分为一系列子集,将每个集合的所在的时域宽度作为决策变量进行优化,每个子集内的切换时间点将会随着此决策变量线性变化.由此,控制值将分布在数个稠密或稀疏的区间内,而不是由均分的分段常值函数表示.相比于全时间节点优化技术,此方法有效的降低了需要计算的决策变量的数量,增加了算法的执行效率.