多输入非线性串级系统的H_∞控制

研究了一类多输入非线性串级系统的 H∞ 控制问题 .证明了当第一个子系统对应的H∞ 控制问题可解时 ,整个系统的 H∞ 控制问题 ,可利用 Backstepping递推设计方法 ,进行状态反馈控制设计 ,设计出的状态反馈控制律使闭环系统是渐近稳定的 ,且满足 H∞ 性能指标 .

多输入非线性串级系统的非过参数化自适应控制

证明了一大类含有未知参数的多输入非线性串级系统在适当的假设条件下是可全局适应稳定的。自适应控制律的设计是基于 backstepping递推设计方法 ,得到的参数自适应律的阶次等于未知参数的个数 ,因此该设计是非过参数化的。

带有界扰动的多输入非线性串级系统的控制

本文对一大类带有界扰动的多输入非线性串级系统，基于ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ 递推设计方法，进行了状态反馈控制设计．当状态反馈控制律作用于该系统时，系统的状态和控制是全局有界的，并且第１ 个子系统的状态能够收敛到原点的一个小邻域内．

输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统串级自耦PID控制

针对一类输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统的控制问题,提出了一种串级自耦PID控制方法。在考虑了系统输入饱和受限的前提下,将二阶系统分为外环广义位移环和内环广义速度环,分别采用自耦PD和自耦PI算法实现串级控制策略。解决了自耦PID控制面对输入信号为阶跃信号时需要设计过渡过程的短板;设计了串级耦合速度因子,并将内外环的可调参数进行了数据拟合,进一步降低了控制器的调参难度,分析并证明了串级自耦PID控制的合理性和稳定性。仿真结果表明,所提控制方法较自耦PID控制不仅响应速度快、鲁棒性更好,而且具有极强的抗干扰能力,在一类二阶非仿射非线性不确定系统的控制领域具有广泛的应用前景。

多输入非线性串级系统的自适应控制

对一大类含有未知参数的多输入非线性串级系统 ,基于 backstepping递推设计方法 ,进行了自适应控制设计。当自适应控制律作用于该系统时 ,闭环系统的所有信号是有界的 。

含有未建模动态的多输入非线性串级系统的自适应控制

本文对一大类含有未知参数和未建模动态的多输入非线性串级系统，基于 ｂａｃｋ－ｓｔｅｐｐｉｎｇ递推设计方法，进行了自适应控制设计，得到的参数自适应律的阶次等于未知参数的个数，故该设计是非过参数化的．当自适应控制律作用于该系统时，闭环系统的所有信号是有界的．并且给出了第一子系统的状态界的一个估计．

一类严反馈非线性系统的神经网络串级控制及应用

针对一类结构和参数未知的严反馈多输入多输出非线性系统,提出一种基于神经网络的串级控制方法,该方法采用基于Backstepping(反步设计)的思想设计串级控制器,综合基于Backstepping的非线性控制方法控制精确度高以及串级控制结构简单的优势。采用神经网络逼近结构和参数未知的非线性系统,利用Lyapunov稳定性定理推导出神经网络的调节律。运用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的所有信号均为半全局一致最终有界。为了验证本文方法的有效性,首先进行数值仿真实验,并进一步将方法应用于机械手系统,进行物理实验研究。数值实验和物理实验结果证明了所提方法的有效性。

对称非线性控制系统的串级解耦标准形

证明了具有对称性的非线性控制系统存在局部的串级解耦标准形．这种标准形由一个维数等于系统维数与对称性Ｌｉｅ群维数之差的独立子系统和一个不含控制量的子系统串联而成．

一类串级非线性系统的最优滑模控制器设计(英文)

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于SDRE控制的最优滑模控制方法.该方法采用2环控制结构,外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制器,用以产生最优滑模面;内环控制器的设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感.设计的最优滑模控制器能使一类串级不确定系统具有鲁棒稳定性.同时,提出了2种求解依赖于状态的Riccati方程的方法.最后,通过仿真实例验证了该控制方法的有效性.

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值.以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性.

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。

自抗扰控制在串级过热汽温系统中的应用

针对串级过热汽温控制系统对象的大惯性、大时滞和动态模型随负荷等要素变动而变动的共性,将非线性自抗扰控制(ADRC)应用在串级过热汽温系统中。利用自抗扰控制不依赖精确模型的特性,及时进行扰动估计和补偿。惰性区回路使用自抗扰控制,导前区回路使用比例积分(PI)控制,形成串级过热汽温控制回路。应用S函数编写自抗扰控制算法,并在Matlab仿真平台下对过热汽温系统的被控对象模型进行阶跃响应、模型失配和鲁棒性3种仿真试验。阶跃响应试验以62%负荷下的过热汽温系统动态特性传递函数为被控对象,加入一定比例的喷水扰动和输出扰动进行仿真。模型失配试验以比例增益和时间常数增大或减小一定比例进行仿真。鲁棒性试验以不同负荷下的动态特性模型为被控对象进行仿真。仿真结果表明:与PID-PI相比,ADRC-PI控制对不确定对象的精确模型具有更好的控制动态性能、鲁棒性,以及更强的抗干扰能力。

串级控制在发电厂过热汽温控制系统中的应用

针对发电厂的过热汽温控制系统中锅炉过热器出口温度的非线性、时变性、滞后性等特点,提出了一种基于模糊PID控制和Smith预估控制器的串级控制器,即先用Smith预估控制器控制一级过热器的出口温度并构成副回路,然后用模糊PID控制器控制二级过热器的出口温度并构成主回路。仿真结果表明:该串级控制器有较强的鲁棒性,提高了控制系统的品质,获得了更好的控制效果。

RBF-ARX模型在串级系统中的应用

针对液位串级系统的非线性特征,采用RBF-ARX模型对液位串级系统的非线性动态特性进行建模,讨论了RBF-ARX模型结构的选取,模型参数辨识,RBF参数优化等问题。采用了不同的序列作为状态向量,分别建立了液位串级系统的训练数据和测试数据的RBF-ARX模型,分析了各模型的可靠性。模型的预测输出和仿真结果表明,RBF-ARX模型在非线性系统建模和辨识中是有效的。

火电机组协调系统的非线性串级控制研究

为了克服大型火电机组汽包型锅炉生产过程中存在的非线性强和指令响应慢的缺点,构造了一种非线性串级控制结构:外控制环以主汽压力为控制对象,将其控制器输出作为汽包压力设定值;内控制环则依据汽包压力与其设定值的偏差的大小调节锅炉的供给燃料量.仿真表明:与PI控制相比,在本设计系统的控制下,主汽压力的动态响应速度更快、超调量更小;当主汽压力受到0.1MW外扰作用及模型失配20%的情况时,非线性串级控制系统仍具有良好的大范围升、降负荷指令跟踪性能和稳定性.

一类串级不确定非线性系统的最优滑模控制器设计

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于 SDRE控制的最优滑模控制方法 .该方法采用两环控制结构 ,外环控制器的设计采用基于依赖状态的 Riccati方程最优控制 ,用以产生最优滑模面 .内环控制器设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感 .同时提出了两种求解依赖于状态的 Riccati方程的方法 ,所设计的最优滑模控制器能使串级不确定系统具有鲁棒稳定性 .最后通过一个仿真算例 ,验证了该控制方法的有效性 .

一类非线性不确定系统的串级鲁棒控制

基于Lyapunov函数设计的非线性不确定系统的控制律通常需要经过复杂的数学分析。为得到简单有效的控制规律,该文提出一种将基于主动补偿的鲁棒控制(TC)及串级控制结合的控制思想,设计串级TC控制器使系统状态渐进收敛到零。利用Monte Carlo随机试验方法,假设模型参数在一定范围内摄动,依据系统动态响应及性能指标分布情况检验闭环系统的性能鲁棒性。详细介绍了串级鲁棒控制的基本原理和设计步骤,进行了仿真实验。仿真结果表明,与处理同类问题的其他方法相比,串级鲁棒控制在状态收敛速度、ITAE指标、性能鲁棒性等方面均具有明显的优势,证实了该方法的有效性。

一类不确定非线性系统的串级主动补偿控制

针对一类具有下三角结构的单输入单输出不确定非线性系统,研究其稳定控制问题.提出一种结构简单、收敛速度可控以及抗扰性能良好的基于Backstepping方法的串级主动补偿控制策略,实现了闭环系统的渐近稳定控制.为解决闭环系统中不确定非线性未知问题,设计一种新的观测器,使得这种观测器能够实时跟踪闭环系统的不确定非线性.通过引入奇异扰动性理论,给出了闭环系统稳定性分析.仿真实验结果验证了该控制方法的有效性.

智能控制方法在反应釜温度控制中的运用

针对间歇反应釜生产过程中存在的自动化控制水平相对落后、工人劳动强度大、控制精度低、主产率不理想等问题,提出了基于西门子PCS7的智能化自动控制系统。首先介绍了系统的总体设计方案,然后叙述了智能控制器的设计和硬件组成,最后就Mat-lab仿真和实际运行效果进行了分析总结。使用串级控制算法(外环使用模糊专家PID参数自整定系统控制温度,内环使用PID来抑制扰动)有效地解决了生产中存在的主要问题,为产品质量产量提供了有力的保障。