非最小相位系统控制器的优化设计

抑制非最小相位系统的右半平面零点所造成的负调至今仍是个开放问题 .以同时抑制非最小相位系统的超调、负调和调整时间为目的 ,合理融合遗传算法的并行搜索结构和模拟退火的可控性概率突跳 ,提出了设计一类PID控制器的混合优化策略 .基于典型系统的数值仿真验证了混合策略的有效性和对系统的适应性 ,以及所设计控制器的优越性 .

一种新的非最小相位系统的控制方法

非最小相位系统的控制中,需要抑制由不稳定零点引起的负调并同时缩短系统的调节时间.针对非最小相位系统负调与调节时间的相互影响及负调与不稳定零点的相互关系,提出将控制过程分为抑制负调阶段和跟踪输入阶段,并适时改变系统不稳定零点数,用遗传算法统一优化各阶段的控制器参数.仿真结果表明该控制方法大大减弱了负调,并同时缩短了调节时间,达到了良好的控制效果.*

多输入多输出最小相位系统的执行器故障自适应容错控制

针对一类具有执行器卡死或/和变执行器故障的多输入多输出(MIMO)非线性最小相位系统提出了自适应容错跟踪控制方案.结合系统特征对系统执行器进行分类,用神经网络逼近执行器未知故障函数,采用模型参考自适应容错控制方法设计控制律.所设计的控制律不仅保证闭环系统稳定,而且跟踪误差一致最终有界.仿真结果表明了所提出方法的有效性.

基于稳定逆的非最小相位系统的迭代学习控制

针对迭代学习控制在非最小相位系统上应用效果差的缺点,根据最优化性能指标和非因果的稳定逆理论,提出了一种基于稳定逆的最优开闭环综合迭代学习控制,分析了学习律的收敛性并给出了此种非因果的学习律在实际应用中的运用方式.

非最小相位系统预测函数控制

针对开环稳定非最小相位系统(NMPS),提出了一种参考轨迹自调整预测函数控制(PFC策略。由于开环稳定NMPS可以方便地用有限脉冲响应(FIR)模型来描述,因此采用基于FIR模型的PFC对其实施控制,并推广到多变量情形,实现对多变量NMPS的有效控制。为了在减小负调缩短调节时间和减小超调之间达到合理的折中,提出了参考轨迹自调整方案,在系统响应初始阶段采用较大的期望闭环性能特性系数,以减小负调;当系统克服负调进入正常响应阶段,采用适当的期望闭环性能特性系数,以缩短调节时间和减小超调。将该策略应用到水轮机调速系统中,仿真结果表明,系统具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。

非最小相位系统的扩展Laguerre基函数迭代学习控制

针对非最小相位系统的跟踪问题,提出了一种新的基函数迭代学习控制算法.该算法利用新型的非因果Laguerre扩展基函数逼近系统逆传递函数,设计最优迭代学习律使系统输入收敛到系统的稳定逆,保证了控制性能.算法不依赖于系统的先验模型,仅需以基函数信号作为系统输入进行模型辨识,减少了模型不确定性的影响.通过对单连杆柔性机械臂这样的典型非最小相位系统跟踪问题的仿真,验证了该方法的良好效果.

非最小相位系统具有强鲁棒性的广义预测控制

将被控对象零点分解为最小相位项和非最小相位项，并形成新的预测方程，基于ＧＰＣ算法的目标函数，得到非最小相位系统的ＧＰＣ控制算法，保证了在加权系数为零的极限情况下系统的稳定性。仿真结果表明了这一算法的有效性。

一类非最小相位系统的多变量多模型解耦控制器

为解决系统暂态响应变差问题 ,提出一种基于多模型切换的多变量直接自适应控制器。通过加权多项式矩阵的选择 ,可消除稳态误差 ,实现静态解耦控制。该控制器由多个参数已知固定模型和两个自适应模型构成 ,多个固定参数控制器模型可由系统参数模型通过映射直接得到 ,并与邻域一起完全覆盖控制器参数模型集。仿真结果表明 ,对于非最小相位系统 ,暂态响应可得到明显改善。

基于智能控制的汽车发动机可变配气相位系统

提出了基于智能控制的发动机可变配气相位控制方法。采用神经网络构成配气相位产生器,解决了发动机脉谱图的输入与输出非线性映射问题。采用模糊控制器构成可变配气相位控制系统,解决了在无被控对象数学模型的情况下,可变配气相位难以有效控制问题。汽车道路试验表明:整个系统工作稳定,具有良好的动态和稳态性能,高速时汽车等速燃油消耗平均下降了10％,直接挡加速时间下降了4.8％,最低稳定车速限值降低了8.3％。

一类非线性非最小相位系统的神经网络逆控制

基于对象的逆动力学模型,提出一种RBF神经网络逆控制的在线自学习控制方案。辨识器采用RBF神经网络和最近邻聚类学习算法,实现对象逆模型的动态辨识。并引入优化策略对聚类半径进行自动调整,以保证聚类的合理性。为克服逆控制对非最小相位系统的不足,利用构造伪系统的方法,构成一种对非最小相位系统仍然有效的神经网络逆控制器。仿真实验证明该控制策略不仅能使非线性非最小相位系统具有良好的动态跟踪性能,而且具有较好的抗干扰能力。

基于神经网络和模糊控制的可变配气相位系统

提出了基于神经网络和模糊控制的汽车发动机可变配气相位控制方法。采用神经网络构成配气相位产生器 ,解决了发动机脉谱图的输入与输出非线性映射问题。采用模糊控制器构成可变配气相位控制系统 ,解决了在无被控对象数学模型情况下 ,可变配气相位难以有效控制问题。实验表明 :基于神经网络的相位产生器 ,具有良好的非线性逼近能力和泛化能力。系统工作稳定 ,具有良好的动态性能和稳态性能 。

离散时间非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定

研究了离散时间非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定 .首先对离散时间非线性系统引入了逼近渐近稳定性的概念 .基于此概念 ,提出了一种动态补偿器设计的新方法 .主要结果是 ,如果一非线性系统的零动态是逼近渐近稳定的 ,则能用动态输出反馈镇定 .

非最小相位系统的终端滑模控制

在重新定义系统输出方法的基础上,提出一种终端滑模控制策略,解决了非最小相位系统难以控制的问题。首先,重新定义系统的输出,通过输入输出线性化,得到系统的输入输出子系统。然后,设计终端滑模控制策略,使输入输出子系统在有限时间收敛到零,并根据系统性能指标要求选择适当的输出定义参数,使零动态子系统在原点附近渐近稳定,从而保证原系统的渐近稳定。仿真结果验证了提出方法的有效性。

广义内模预测控制在非最小相位系统中的应用

对广义内模预测控制做了简单的介绍,并针对水轮机调节系统的非最小相位特性,进行大量仿真试验。结果表明,非最小相位系统的广义内模预测控制具有许多优点,如:响应速度快,实际应用时计算量小,鲁棒性强特点,特别是对模型的失配具有较大优势。

非最小相位系统的加权预测控制

广义预测控制（GPC）算法对非最小相位系统具有一定的鲁棒性，但理论分析和应用经验都表明，控制参数在极限情况下还不能保证GPC算法对非最小相位系统的强鲁棒性．本文对此提出一种改进的加权预测控制算法．

一种基于过采样技术的非最小相位系统盲辨识方法

提出了一种在时域中盲辨识非最小相位系统传递函数的方法,该方法通过对系统输出过采样来获得系统结构参数的信息.对于单输入单输出的线性离散系统,经过输出过采样后可以等价为单个输入、多个输出的传递函数模型,这多个输出函数具有相同的分母多项式和不同的分子多项式.采用子空间分解法可以确定分子多项式的参数,通过对系统输出信号自相关函数的处理可以得到分母多项式,最终可以得到原系统的结构参数.与传统高阶矩方法相比,该方法对噪声的敏感度更低,辨识的精度和速度也有很大提高.仿真结果表明,当信噪比大于15dB时,该方法可以有效地辨识出系统参数.与高阶矩方法相比,辨识门限信噪比降低了10dB,估计精度提高了20%,辨识速度加快了3倍.

基于降维观测器的非最小相位系统的快速故障估计

针对传统的基于自适应观测器的故障诊断方法不适用于非最小相位系统的问题,本文基于降维观测器提出了一种新的自适应故障估计方法.首先引入特殊坐标基(special coordinate basis,SCB)变换,可以方便地求出误差系统的不变零点.其次对于变换之后的系统,基于降维观测器提出了一种新的快速故障估计方法,目的在于提高故障估计的性能,即故障估计的快速性和准确性.最后仿真验证了此方法的有效性.

非线性非最小相位系统伪线性复合控制

将多变量非线性控制理论中的伪线性化方法,应用于具有非线性、非最小相位特性控制系统的控制规律的设计,实现了被控对象的状态反馈线性化。针对具体的控制要求,将伪线性化方法与其他控制技术相结合,可以形成复合控制策略。基于流体动力机械控制系统的仿真结果表明,复合控制策略能有效改善被控对象的动态性能,增强其适应参数变化的能力,具有较好的速动性和鲁棒性。

基于非最小相位系统自适应逆控制的有源消声研究

前馈有源噪声控制(active noise control,ANC)方法可在较宽的频带有效。在前馈有源噪声控制中,直接使用传统的FXLMS算法时,由于次级通道传递函数往往是非最小相位系统(non-minimum phase,NMP),导致系统的性能下降。本文提出一种基于NMP逆控制的自适应前馈有源噪声控制FXLMS算法,用带宽随机噪声信号作为噪声源进行仿真实验研究,在一通风管道上进行了实时ANC实验,结果表明较传统的FXLMS算法有明显的改进。

非最小相位系统的灰色去余控制

非最小相位系统(Non-Minimum Phase Systems,NMPS)广泛存在于电力、航天等工程领域,由于该类系统传递函数右半复平面零点、极点或延迟环节的存在,采用传统的控制方法难以取得令人满意的控制效果。为了解决这个问题,提出将灰色去余控制理论应用于非最小相位系统控制器的设计。通过设计一个性能良好的预期系统,与原系统比较找出多余部分,然后施加去余反馈。该反馈能够改变系统传递函数,抵消或削弱使系统性能恶化的多余部分的作用,从而改善系统性能。分别针对右半复平面存在零点、极点和延迟环节的非最小相位系统设计灰色去余控制器并与经典PID控制器进行仿真对比研究,结果表明灰色去余控制器对于改善系统的动态性能具有良好的作用,可以解决非最小相位系统较难控制的问题。