具有干扰输入的一类不确定线性系统的有限时间观测器设计

借助于有限时间稳定性的概念,对于具有干扰输入的线性系统引入了有限时间观测器的概念,这一概念保证,在给定的有限时间区间内,观测误差小于一个给定的界,这里所讨论的干扰输入满足一个动态方程.利用线性矩阵不等式(LMI)的方法,讨论了具有干扰输入的一类不确定性线性系统存在有限时间观测器的一个充分条件,并给出了观测器的具体设计.

具有未知干扰输入系统的滚动时域估计

针对具有不确定干扰输入信息系统,讨论了一种滚动时域估计(moving horizon estimation,MHE)方法。在系统含有未知干扰输入的基础上,利用最小方差无偏特性,得到了不受不确定输入影响的估计器。再融合预测控制的滚动优化原理,把系统的硬约束直接表述在优化问题中,并在每个采样时刻通过极小化优化问题的性能指标,估计出系统的初始状态和作用在系统上的扰动。仿真时与递推滤波方法比较,结果表明,MHE能处理系统约束,具有比递推滤波方法更好的估计性能。

基于软计算思想解决含干扰输入多值异或问题的研究

介绍一种解决含干扰输入多值异或问题的方法。该方法利用遗传算法寻找神经网络结构,使用模糊逻辑控制神经网络的学习率和冲量,并用传播算法训练得到神经网络。结果显示,这种方法能针对问题得到泛化性能、时间复杂度上表现都较为优秀的网络。

干扰输入影响下离散线性切换系统的反馈控制方法

面对当前使用的平均驻留时间的反馈控制方法、基于切换原理的反馈控制方法受到外界环境干扰,导致控制效果不佳的问题,提出干扰输入影响下离散线性切换系统的反馈控制方法。分析离散线性切换系统,设定切换信号是唯一的和任意的2种情况,由此设计线性切换状态下的反馈控制器,在干扰输入影响下,构建被控对象模型,描述输出反馈问题,简化信号非统一输入过程,确定任意切换时间内存在的2个控制量,设计降阶控制律,构造一阶输出反馈律,实现有限时间镇定反馈控制。实验结果表明,该方法输出的响应曲线与实际最大时延上界为6 ms的控制情况一致,说明反馈控制效果较好。

基于等价输入干扰的不确定离散时间系统预见重复控制

针对一类具有外部干扰的不确定线性离散系统,提出一种基于等价输入干扰(equi-valent input disturbance,EID)补偿的预见重复控制设计方法。首先,为了在提高系统跟踪精度的同时对外部干扰进行主动抑制,提出一种前向通道包含预见和重复控制器、反馈通道包含EID补偿的多自由度系统结构。然后,利用T阶差分算子,获得包含目标信号预见信息、重复控制器输出以及重构干扰的增广离散系统。于是,设计控制器的问题,变成了离散系统在二次性能指标下的稳定性问题。进一步,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)处理技巧,得到系统稳定性条件,进而获得控制器参数化方法。最后,数值仿真验证了所提方法的有效性。

基于等价输入干扰的分布式光伏电源出力控制策略

分布式电源能够改善配电网潮流分布,使得电力系统具有更高的能源利用率以及灵活性,然而分布式电源的不合理出力则难以充分发挥自身优势,并且死区效应、电网电压畸变及系统参数不确定性等不确定性扰动也会对电力系统的可靠性构成严重威胁。针对此问题,提出了基于改进的等价输入干扰方法(improvedequivalentinputdisturbance,IEID)的分布式电源出力控制方法。其中上层优化结构以配电网网损最小为目标,建立配电网优化降损模型并求解得到分布式电源出力值;下层控制结构基于所提IEID设计分布式电源控制策略,把模型耦合项、死区效应、网压畸变及系统参数不确定性等干扰对系统输出的影响等价到输入通道上,并对其进行估计和补偿,能够有效地抑制未知扰动并高精度跟踪上层输出的出力值,极大地改善并网电能质量。以某21节点真实居民配电网为算例,仿真结果表明所提方法具有较好的扰动抑制能力,能够自主平稳出力,降低配电网网损。

噪声环境下基于等价输入干扰和卡尔曼滤波器的控制系统扰动抑制

控制系统中存在的未知扰动和测量噪声,限制了系统性能的提升,给控制设计带来了巨大挑战。提出了一种基于等价输入干扰(Equivalent Input Disturbance,EID)和卡尔曼滤波器(Kalman Filter,KF)的复合扰动抑制方法,以减小测量噪声对扰动抑制和系统控制性能的影响。首先,设计一种稳态卡尔曼滤波器,滤除测量信号中的高频噪声;其次,基于卡尔曼滤波器的输出,设计状态观测器和干扰估计器,计算等价输入干扰的估计值,并在控制通道中反向补偿,得到一种复合控制规律,以提高噪声环境下控制系统的扰动抑制性能;最后,设计电机转速控制系统仿真实验,验证该方法的有效性。与传统控制方案进行比较表明:新的结构使得系统在同时存在测量噪声和扰动的情况下,仍然具有良好的控制性能。

基于等价输入干扰的电力通信UPS并联控制

为了提升电力通信系统的稳定性,提出基于等价输入干扰的电力通信不间断电源(Uninterruptible�Power�Supply,UPS)并联控制策略。基于电源系统运行状态监测结果,设计基于等价输入干扰的并联控制器,求解并联控制器的参数,通过前馈修正方法,实现UPS的高效并联控制。实验结果表明,基于等价输入干扰的电力通信UPS并联控制方法在长时间运行中表现出更优秀的稳定性,可以为电力通信系统的稳定运行提供有力保障。

基于改进等价输入干扰观测器的主蒸汽温度系统阶梯式动态矩阵控制

由于频繁而广泛的负荷变化引起的未知扰动以及对发电效率和运行安全的严格控制要求,主蒸汽温度的控制变得越来越具有挑战性。为此,针对高阶动态扰动响应迟滞的问题,提出一种以阶梯式动态矩阵控制算法(SDMC)为核心的抗干扰控制方案,从根本上解决了主蒸汽温度控制系统的大滞后、大惯性以及多扰动的问题。实例仿真表明,提出的改进等价输入扰动观测器(IEIDO)可实现对不可测扰动和未知模型动态的实时估计与补偿,而SDMC既能够保证主蒸汽温度控制系统的快速性和稳定性,又能够根据引入的可测扰动前馈补偿实现干扰的抑制。因此,所提出的方案可以保证机组运行的安全性、稳定性、经济性和灵活性,在电力行业有着广阔的应用前景。

基于等价输入干扰的主动磁悬浮轴承控制

外界未知扰动对于高速旋转的磁悬浮转子的稳定性有着重要影响,因此磁悬浮轴承抗扰性能的高低决定了在高转速运行状态下转子能否安全稳定地运行。为此设计了一种基于等价输入干扰与滑模观测器的主动控制系统,用于磁悬浮轴承的转子位置控制。首先分析了磁悬浮轴承系统的结构及其工作原理,建立磁悬浮轴承系统线性化控制模型,并将原控制系统等价为一个等价输入干扰控制系统(EID系统);然后设计滑模观测器以观测外部扰动;最后,基于等价输入干扰方法将干扰前馈到输入端,实现了外部扰动的有效抑制。通过对比仿真结果证明,在不牺牲控制性能的前提下,所设计的基于等价输入干扰滑模观测器较之于传统的龙伯格观测器有更好的抗扰动效果。

基于等价输入干扰估计的电子分析天平前馈控制

为了实现电子分析天平的快速以及准确称量,依据电子天平的称量原理,提出了一种带有等价输入干扰估计器的复合控制方法。对已建模的电子分析天平采用数字前馈控制,并使用干扰估计器对系统中未建模部分及参数摄动等干扰进行补偿,通过数字前馈和等价输入干扰估计器的控制策略来获取快速准确的称量数据。使用Matlab进行仿真验证,其仿真结果表明,该方法提高了称量稳定性,缩短了系统的稳定调节时间,且具有较强的适应模型能力及抗干扰能力,示值误差优于国家标准JJG 1036—2022《电子天平检定规程》规定的I级天平指标,可提供准确的称量值。

基于等价输入干扰方法的钻孔机器人给进力跟踪控制

煤矿井下施工瓦斯抽采孔作业过程中,钻孔机器人给进系统用于钻进过程加压、减压和给进。针对复杂地层不确定性扰动影响钻孔机器人工作性能和钻孔施工质量及效率的问题,首先分析钻孔机器人的结构组成和钻进施工工艺,根据其给进系统的工作原理,建立了减压阀控制数学模型,获得了控制输入量电磁铁电流与控制输出量减压阀出口压力的映射关系,并在明确给进力驱动方式的基础上对整个给进系统进行控制建模。随后设计了钻孔机器人给进力跟踪控制系统,使用Luenburger全维状态观测器重构被控对象状态,建立基于等价输入干扰估计(EID)与补偿的控制结构,设计了状态反馈控制器、状态观测器和干扰估计器增益矩阵,实现给进力闭环控制系统稳定的同时具有满意的跟踪与扰动抑制性能。最后利用Matlab软件搭建数值仿真模型,以某煤矿井下实际钻进施工时给进系统的实测钻进数据信号为例进行仿真研究,以给进力为控制目标,实测减压阀输出压力波动为依据设计外部扰动信号,分别采用所提EID控制方法和PID控制方法进行了对比仿真。结果表明:所提方法获得了比PID方法更小的稳态跟踪误差峰峰值,且跟踪误差更小,保证了给进系统稳定运行,具有较好的跟踪与扰动抑制性能。研究结果对提高钻孔机器人适应复杂煤层负载变化,保证其工作性能和安全高效施工提供了控制理论基础。

具有干扰输入的大型互联线性系统的分散有限时间镇定

借助于大型互联线性系统有限时间稳定性的定义,对具有干扰输入的大型互联线性系统引入了分散有限时间镇定的概念,并对一类具有干扰输入的大型互联不确定线性系统进行了分散状态反馈和分散动态输出反馈控制器设计,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了一个充分条件.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是有限时间稳定的.

等价输入干扰结构主动控制系统的分析与设计

研究了基于等价输入干扰方法设计建筑结构抗震控制器,以抑制地震引起的建筑结构震动.该控制器通过推测一个加于控制输入频道的等价震动信号,并直接将其与控制输入进行叠加,以保证震动控制性能.对等价输入干扰结构主动控制器的震动抑制机制进行了分析,表明该控制系统具有二个自由度.通过对一幢受地震冲击的三层建筑进行数值仿真,验证了该方法进行建筑结构抗震的有效性.

基于等价输入干扰补偿的直流电机定位控制

针对直流电机的高精度定位控制问题,引入等价输入干扰的设计思想设计控制器.该设计方法通过推测一个等价输入干扰,以消除各种扰动对系统输出产生的影响,实现对给定位置指令的高精度定位跟踪.在基于等价输入干扰补偿的控制系统中,采用分离定理将系统分成状态反馈子系统和由状态观测器与低通滤波器构成的子系统两部分进行单独设计,其中的状态观测器与低通滤波器子系统应用了完全调节方法进行设计.仿真和实验结果表明这种方法对于抑制干扰、实现高精度定位的有效性。

具有未知输入干扰的离散状态估计器设计

基于离散系统，本文研究被控对象含有未知输入干扰的状态估计问题，提出了一种新的能够消除未知输入干扰影响的全维状态估计器，给出了新型状态估计器存在的条件．最后给出了仿真示例，证明了本文的结果．

基于等价输入干扰方法的结构主动控制及仿真

研究了基于等价输入干扰方法设计建筑结构抗震主动控制器。该控制器推测一个加于控制输入频道的等价振动信号,并直接将其与控制输入进行叠加,保证了能够有效抑制地震引起的建筑结构振动。在基于等价输入干扰的控制器中,运用分离定理将控制器分成两部分进行单独设计,其中的观测器和低通滤波器部分运用完全调节方法设计。通过对一幢受地震影响的三层建筑进行数值仿真,验证了该方法用于建筑结构抗震的有效性。

基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机无速度传感器控制

提出了一种新型的采用等价输入干扰估计器的永磁同步电机控制系统结构,其控制器采用PI控制方法,估计器采用状态观测器与低通滤波器的组合,在此结构下控制器与估计器的设计满足分离原理。为实时估计电机转速,根据定子侧测量的电压、电流值,基于扩展卡尔曼滤波方法(EKF)设计了电机的转速估计器。仿真结果表明在较宽的速度给定范围内,估计器有较高的估算精度,控制器能很好地抑制未知干扰,提高了永磁同步电机的性能。最后通过dSPACE实验验证了该方法的有效性。

基于等价输入干扰的三电平逆变器重复控制

二极管箝位型三电平逆变器由于其输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小的优点而被广泛使用。由于非线性负载、死区效应等因素的影响,输出电压波形会发生畸变。此处提出了一种基于等价输入干扰(EID)的重复控制方法,在利用重复控制消除输出电压中周期干扰的同时,结合EID控制,消除输出电压非周期的干扰,并通过实验证明其可行有效。

基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机速度控制

针对永磁同步电机中存在的受参数变化、负载扰动等不确定干扰的影响,提出了一种基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机的构造与设计方法.利用组合状态观测器和低通滤波器,将真实的不确定干扰等效为系统的输入扰动,在此结构下控制器与估计器的设计满足分离原理.同时给出了系统线性二次型最优控制器的设计方法,以补偿等效的输入扰动对系统性能的影响.仿真结果表明设计的等价输入干扰估计器能有效地估计干扰,提高永磁同步电机的性能.