基于预测控制模型的一种状态空间实现

以受控自回归滑动平均模型和受控自回归积分滑动平均模型为研究对象,根据估计理论,利用参数递推方法,构造了广义预测控制的一种状态空间实现,从而避免了解Diophantine方程,大大地减少了预估算法的计算量.为控制系统的性能分析提供了便利条件 文末,对状态空间实现的可控与可观性加以了证明.

4种基本状态空间实现的关系

在许多教科书中,基于模块结构图介绍了4种基本的状态空间实现,即能控标准型一、二和能观标准型一、二.但是,各种教科书中名称不统一,即出现了相同结构不同名称的现象.从信号流角度来分析和重新介绍了这4种状态空间实现,汇总和统一了这4种状态空间实现,对学习状态空间理论具有指导意义.同时,进一步研究了这4种状态空间实现的关系,并以例子说明了结论.

FIR数字滤波器零极点灵敏度分析及优化实现

针对有限字长效应导致滤波器零极点的位置偏移问题,基于状态空间实现结构研究FIR数字滤波器零极点对系数误差的灵敏性。不同于IIR滤波器,FIR滤波器状态空间模型中的系统矩阵具有亏损性。引入亏损矩阵广义特征向量分析极点的灵敏性,导出灵敏度表达式,并依据相似变换理论找寻最佳变换矩阵,提出FIR滤波器零极点灵敏度的优化实现。理论推导及仿真实验表明,FIR滤波器极点对系数误差敏感度较高,且所提优化实现方案能够降低灵敏度。

一种基于Schur分解数字滤波器有限精度实现的高效结构

本文基于Schur分解提出了一种用于数字滤波器正规实现的高效结构。对于一个N阶滤波器,该结构中所需的乘法器数量约为3.5N。本文对该结构的性能进行了分析,证明采用该结构的滤波器能避免产生自激振荡,并推导得到相应的舍入噪声增益表达式。相对于一些熟知滤波器结构,本文所提出的稀疏结构在最小化有限精度影响和降低实现复杂度方面具有更优越的性能,文章通过两个仿真实例对该结构设计方法及性能作了说明。

零点配置与一类非线性广义系统的状态反馈控制

针对状态空间实现为非最小相位的非线性广义系统的控制问题,提出一种非线性广义系统的状态空间实现算法,构建了一个等价于原输出函数的综合输出函数,能任意配置状态空间实现的传输零点,使该状态空间实现为最小相位的.所构建的最小相位输出函数能直接用于构造状态反馈控制器,实现对非线性广义系统状态反馈控制.将所得结论应用于Logistic增长的SIR传染病模型,仿真结果表明了所提方法的有效性和可行性.

基于正交投影的闭环子空间辨识方法

针对闭环MIMO系统的辨识问题,提出一种基于投影的子空间辨识方法,可以辨识出具有白噪声干扰的控制对象和控制器的状态空间模型。该方法从控制对象的输入输出来辨识对象模型。通过正交投影使得求得的状态实质为卡尔曼滤波状态,以此来求取控制对象的状态空间模型;对于控制器模型,提出两种不同的辨识求解方法。最后,在Matlab下进行了仿真验证,结果表明该方法的有效性。

一种设计IIR数字滤波器的参数化方法

基于连续时间状态空间结构和广义双线性变换,提出了一种设计无限冲激响应(IIR)数字滤波器的参数化方法.优点是稳定区域包含了整个参数空间,因此可以采用无约束优化方法.给出了仿真实例,并与已有的设计方法进行了比较,其通带波动、阻带衰减、群迟延等性能更为优越.

一类非线性广义系统的精确线性化和极点配置一步设计

针对非线性广义系统控制问题,将非线性系统的精确线性化、极点配置一步设计和Zubovs方法应用于非线性广义系统控制问题。首先给出非满秩阵化为满秩阵的方法,进而得到非线性广义系统的状态空间实现的算法,然后利用Zubovs方法,通过解一个拟线性偏微分方程,完成该状态空间实现的精确线性化、极点配置一步设计,从而得到非线性广义系统的精确线性化、极点配置的一步控制。该方法回避了苛刻的对合条件,使问题化繁为简,化难为易。将该方法应用于Logistic增长的SIS传染病数学模型的一步控制,其目的为控制消除该传染病。仿真数据表明:该方法行之有效。

风电机组液压变桨距系统H∞鲁棒控制策略研究

变桨距系统是风电机组的重要组成部分,其通过改变桨距角来调整恒定功率,对系统的安全运行起关键作用。针对液压变桨距系统中存在的参数不确定和外界干扰,提出一种风电机组变桨距系统的H∞鲁棒控制策略。简化了液压变桨距系统的数学模型,并改写成标称对象的状态方程;根据系统性能要求,选取混合灵敏度优化过程中符合系统要求的加权函数,进而求得系统广义被控对象的状态空间实现;通过求解Riccati方程获得H∞控制器;进行仿真验证并与传统PI变桨控制策略进行比较,验证了所提控制策略的有效性和优越性。

非线性正则代数微分方程系统的控制

介绍一类非线性正则代数微分方程(DAEs)的反馈控制:对奇异代数方程进行一系列代数变换来定义x的基本代数约束,对这些约束进行微分直到得到的方程可以获得代数变量z的解。然后便可获得其状态空间实现,并作为控制器综合的基础。

基于输入平衡实现的一类高效IIR数字滤波器结构

基于一种输入平衡实现,本文导出了一种简洁有效的IIR数字滤波器结构,并导出了传函灵敏度函数和舍入噪声增益的数学表达式.对于一个N阶的数字滤波器,该结构只需5N-1个乘法器,比归一化格型结构少了两个乘法器.对于全通系统,新结构的乘法器个数和舍入噪声增益都为4N,极大地降低了最佳状态空间实现具有的(N+1)2.通过仿真实例验证了所提结构对有限字长效益的高鲁棒性和实现的简洁性.