直线伺服系统的鲁棒保性能控制研究

对具有不确定性的直线电机伺服系统进行鲁棒控制。把一矢量控制的永磁直线电机构成一个三环系统,在速度环和电流环内采用IP速度控制器和状态反馈控制器,以实现电机的高精度快速进给,并抑制外部扰动对系统的影响。为了保证对于所有允许的参数不确定性,系统都具有所期望的性能,采用保性能控制方法设计其最优状态反馈保性能控制器。对电机在两种最恶劣情况下作了仿真实验。结果表明,和传统的方法相比,用该方法设计的直线伺服系统具有性能鲁棒性,当参数变化时,系统具有较好的抗扰性和跟踪性能。

不确定噪声方差定常系统保性能鲁棒Kalman滤波器

对带不确定噪声方差线性定常系统鲁棒Kalman滤波,提出一般的统一的保性能鲁棒性概念.用Lyapunov方程方法,提出两类保性能极大极小鲁棒稳态Kalman滤波器.一类是寻求不确定噪声方差最大扰动域(鲁棒域),使得对于扰动域内的所有扰动,确保系统滤波精度偏差的最大下界是零,最小上界是所预置的精度偏差指标;另一类是在预置噪声方差有界扰动域内,寻求滤波精度偏差的最大下界和最小上界.通过引入不确定噪声方差扰动的参数化表示,问题转化为相应的非线性与线性最优化问题,可分别用Lagrange乘数法和线性规划(LP)方法求解.应用于跟踪系统的仿真例子验证了所提结果的正确性和有效性.

航天器姿态的自抗扰控制与滑模控制的性能比较

针对一般航天器动力学姿态控制问题,提出了一种二阶线性自抗扰控制方法.该控制方法对航天器系统中存在的不确定性及外界干扰具有很强的抑制能力,且具有比较简单的结构,解决了传统控制方法过多依赖航天器精确模型的问题.在此基础上对航天器进行指令跟踪、抗扰性及性能鲁棒性实验,并与带趋近律的滑模控制进行比较.仿真结果表明,在参数不确定和外界干扰影响下,自抗扰控制方法能获得良好的动态性能、抗扰性和较强的性能鲁棒性.

自适应控制系统动态性能的改进

本文研究了一种旨在改进自适应控制系统动态性能的模型参考自适应控制新方案,通过适时变换自适应律增益和引入静态补偿器,减少系统在自适应调整的初始阶段振荡的幅度和调节时间,提高系统收敛的速度,改善系统跟踪误差的瞬态行为,从而显著地提高系统的鲁棒性和跟踪性能。仿真例子印证了该方案的有效性。

基于Monte-Carlo方法的自抗扰控制系统优化设计

针对一类含有不确定性的状态可测的单变量非线性对象,应用Monte-Carlo方法,研究自抗扰控制系统扩张状态观测器的优化设计问题,并对自抗扰控制系统的性能鲁棒性进行定量研究.仿真结果证明利用Monte-Carlo试验对自抗扰控制系统优化的方法不仅计算简便、可操作性强,而且还进一步提高了系统的性能鲁棒性和适应性.

欠阻尼对象的最优 PID 控制器参数整定方法

研究了带有纯延迟的欠阻尼对象最优PID控制器的参数整定及性能鲁棒性评价问题。首先依据频域判据,确定保证闭环系统稳定的PID控制器参数域,然后采用全局寻优的遗传算法,获得ITAE指标最优的PID控制器参数。采用蒙特卡罗随机实验方法,对模型参数在有界范围内摄动时的性能鲁棒性进行了定量的比较和评价。仿真结果表明,本文方法具有良好的动态性能,在对象参数摄动时与极点配置方法和幅值相位裕量方法相比具有较好的性能鲁棒性。

支持并行协同产品开发的广义鲁棒设计方法

研究了并行协同产品开发过程中的广义鲁棒设计方法.首先,针对并行协同产品开发过程中的不确定性,给出了广义鲁棒设计框架;然后,提出了广义鲁棒性概念,分析了性能鲁棒性和约束鲁棒性;最后,在传统优化设计模型的基础上,考虑产品参数的变化对性能的影响,修改传统优化设计模型的优化目标和约束条件,使它们包含广义鲁棒性指标,建立了广义鲁棒设计模型,并基于遗传算法对模型求解.该方法能有效提高并行协同设计的广义鲁棒性,用一个转向架设计实例验证了其有效性.

一类不确定对象的两自由度H_∞控制

本文针对具有输出端乘性不确定性这一类对象 ,推导出了在两自由度H∞ 控制结构中 ,为使系统同时具有稳定鲁棒性和性能鲁棒性 ,两个控制器应满足的一个充分条件 ;在此基础上将两自由度H∞ 控制问题转化为标准控制H∞ 问题 ,给出了一种两自由度H∞

IMC-PID控制器在轧机液压自动位置控制系统中的应用

提出一种能使系统取得较好性能鲁棒性的内模PID滤波器参数选取方法。由于内模PID中滤波器参数对闭环系统的动态性能影响明显且由Monte-Carlo实验结果可直观看出并评价闭环系统动态性能的优劣,因此通过Monte-Carlo实验来选取滤波器参数可保证系统的性能鲁棒性。将所提出的参数选取方法应用到轧机液压自动位置控制系统中,结果表明:通过该方法选取的滤波器参数可使系统的动态响应具有较小超调和较好的性能鲁棒性,达到理想的控制效果。

水平轴失速型风力发电机组非线性鲁棒控制

基于分散鲁棒控制理论,结合高增益观测器,针对大型风力发电机组变桨距控制提出了一种新的非线性鲁棒控制方案(ONRC)。该方法不依赖于对象的精确模型,通过积分环节对系统的非线性部分、不可测部分和扰动(即扩张状态)进行估测,能够提高风力发电机组变桨距控制系统的性能鲁棒性,改善系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,而且设计简单易于实现,参数整定容易。同时,在阵风、阶跃风及随机风的作用下,对ONRC、精确反馈线性化(EFL)、PID进行数字仿真实验,结果表明,ONRC具有较好的动态性能和性能鲁棒性。

一类非自衡系统的简化模型鲁棒预测控制

预测控制是基于模型的控制 ,从模型着手来提高预测控制系统的鲁棒性不失为一种简单易行的办法。鉴于脉冲响应模型具有简单易得 ,鲁棒性强的特点 ,利用阶梯化脉冲响应模型来作为预测控制系统的预测模型 ,对一类非自衡对象进行鲁棒预测控制器的设计。用这种阶梯化脉冲响应模型来拟和实际脉冲响应模型的办法 ,不仅减少了模型的参数 ,而且由于这种简化模型与对象响应的细节无关 ,进一步提高了模型的鲁棒性能。通过仿真研究 ,证明了本文设计的两种鲁棒预测控制器 (单步鲁棒预测控制器和扩展时域鲁棒预测控制器 )对对象模型失配和干扰有较强的性能鲁棒性和稳定鲁棒性。该模型的参数少 ,控制器设计简单 。

具有切换自适应律和静态补偿器的模型参考自适应控制

提出了一种旨在改进自适应控制系统性能的模型参考自适应控制新方案,通过引入切换自适应律和静态补偿器,减少系统在自适应调整的初始阶段振荡的幅度和调节时间,提高系统收敛的速度,改善系统跟踪误差的瞬态行为,从而显著地提高系统的鲁棒性和跟踪性能.

适应型非线性控制器的设计方法

针对一类状态完全可测的单输入单输出非线性对象,采用二阶扩张状态观测器来观测补偿对象的不确定性,提出一种适应型非线性控制器的设计方法,并结合误差分析给出了参数整定规则。基于MonteCarlo方法,通过一个理想高阶对象的仿真研究,证实了该文提出的方法对于系统参数变化和外界扰动具有良好的动态特性、较强的抗干扰能力和性能鲁棒性。

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。