线性参数时变可测系统的混合反馈预测控制

针对参数可测的线性参数时变(LPV)系统,通过综合增益调度控制思想和多步控制集方法,设计鲁棒反馈预测控制器.借鉴增益调度控制扩大设计自由度,改善系统控制性能的优点,设计基于增益调度控制和普通反馈控制律序列的多步混合反馈预测控制策略.在首步椭圆集采用增益调度控制律,有效地利用可测的参数信息提高系统控制性能;在余下的椭圆集系列采用多步控制律,降低在线优化算法的计算量,在控制性能和计算负担之间进行有效平衡.利用该混合反馈预测控制器可以有效地利用当前可测的参数信息,且以较低的在线计算量取得了较优的控制性能.仿真结果验证了该方法的有效性.

基于粒子群算法的非线性时变参数离散灰色预测模型

文章分析了传统GM(1,1)及DGM(1,1)模型应用时对数据要求上的弊端,证明了GM(1,1)与DGM(1,1)模型的模拟数据的增长率均为定值,指出对于非近似指数增长的数据序列,GM(1,1)与DGM(1,1)模型的模拟及预测效果并不理想。引入非线性时间项,构造了一种拓展的非线性时变参数离散灰色预测模型(NTDGM(1,1)模型),并利用粒子群算法(PSO)优化得到模型中各参数,给出了该模型的建模步骤。算例分析表明文章提出的NTDGM(1,1)模型对各类型趋势数据均具有很好的模拟精度,能够很好地解决非线性序列的模拟问题。

时变非线性分布参数控制系统的小波辨识算法

基于正交函数逼近理论,在Haar小波正交规范基的基础上,总结并推导出了其积分运算矩阵、微分运算矩阵、乘积运算矩阵及其运算性质,并应用于一类时变非线性分布参数系统的辨识。借助于正交小波函数逼近方法对分布参数系统进行辨识,经正交小波逼近变换转化为代数矩阵方程,因此该方法可以不考虑初始条件和边界条件,较其他辨识方法要简单得多。该算法简单、计算量小、简化了分布参数系统辨识的求解过程,应用在分布参数系统辨识中不失为一种有效的分析方法。

线性时变分段参数系统的稳定性与L_2增益性能

为降低李雅普诺函数(Lyapunov function)分析参数时变系统引起的保守性,研究了系统稳定性、L2增益与参数分段和参数变化率的关系,提出了一种同时考虑参数分段和参数变化率的线性时变参数系统的线性矩阵不等式(LMI)设计方法.仿真结果表明,系统具有鲁棒稳定性和对干扰的抑制作用,该方法适用于各种线性时变参数系统.

基于一类二阶线性变参系统特征结构配置的完全参数化方法

通过设计一个比例微分控制律u=K0(θ)q+K1(θ)q来对二阶线性变参系统q-A(θ)qC(θ)q=B(θ)u进行特征结构配置,其中状态空间矩阵[A(θ)B(θ)]取决于一系列在线可测的时变参数,同时为上述特征结构配置问题的解决提供了一种新的拥有最大设计自由度的参数化方法。该方法主要的计算量在于两组矩阵的初等变换,而且在选择一些合适的闭环特征值的前提下,实际计算仅涉及到一系列奇异值分解。同时,由于该方法直接应用原有二阶变参系统的系数矩阵A(θ)、B(θ)和C(θ),因此大多数的计算主要针对n维矩阵。最后针对航天器在轨加油姿态系统控制的仿真验证了该方法的有效性和实用性。

基于驱动因素控制的线性时变参数DLDGM(1,N)模型

针对传统GM(1,N)模型未考虑参数随时间变化的动态特征及未明确驱动因素作用机制的问题,首先引入线性时变参数以及驱动因素控制函数,构建基于驱动因素控制的线性时变参数DLDGM(1,N)模型,论证DGM(1,1)、NDGM(1,1)、TDGM(1,1)、DGM(1,N)、DCDGM(1,N)模型均是该模型在不同参数取值下的特殊形式;然后基于白化信息充分和匮乏的两种情况,给出驱动因素控制参数的识别方法;最后应用所提模型对河南省粮食产量进行预测,验证模型的有效性和实用性。

非线性时变广义分布参数系统的适定性问题

本文的主要目的是讨论非线性时变广义分布参数系统的适定性问题.首先,在Banach空间中引入由连续(可能是非线性的)算子引导的非线性广义发展算子,该非线性广义发展算子是广义发展算子的推广,并研究非线性广义发展算子的性质;然后,应用非线性广义发展算子讨论非线性时变广义分布参数系统的适定性问题,并给出解的构造性表达式.

线性时变参数非等间距GM(1,1)幂模型及其应用

针对非线性系统内小样本非等间距数据序列建模、以及建模最后需要对时间响应式还原的问题,建立线性时变参数非等间距GM(1,1)幂模型,推导模型时间响应式,并基于积分原理,使用原始数据序列的1-γ次幂生成序列与其对应的一次累减生成序列构建与模型白化方程参数相匹配的灰色微分方程,研究了模型最优初始条件与非线性参数γ的求解方法。案例分析结果验证了线性时变参数非等间距GM(1,1)幂模型的可行性与有效性。

无人直升机动态逆时滞不确定鲁棒最优控制

采用动态逆控制技术来实现无人直升机的大速度范围自主巡航.为了解决对象模型非仿射结构且挥舞状态不可测导致常规精确反馈线性化难以实现的问题,将快动态的挥舞运动近似为拟静态,利用增量式非线性动态逆技术实现无人直升机转动动态的反馈线性化.为了补偿旋翼挥舞拟静态近似带来的模型失真,将主旋翼和稳定杆的等效时间处理为内环广义线性对象的滞后时间.考虑到模型误差和系统干扰,应用不确定时滞依赖H无穷最优控制方法设计内环控制器.仿真和飞行实验表明,采用该控制方法可以有效地实现存在模型不确定性的无人直升机在平飞巡航中的非线性控制,具有很好的姿态跟踪效果.

Markov跳变系统的输出反馈鲁棒预测控制

对离散时间Markov跳变系统,当系统状态不完全可测时,研究了一类基于输出反馈的鲁棒模型预测控制问题.所研究系统为准线性参数时变的,考虑在当前时刻系统的时变参数是已知的,将来时刻未知的情况.综合考虑系统存在多胞不确定性和有界噪声等因素,通过运用线性矩阵不等式方法及变量变换思想,将无穷时域性能指标的最小最大鲁棒预测控制问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,得到了系统的输出反馈控制律.引入二次有界概念,在满足输入输出约束的情况下,保证闭环系统的随机稳定性.数值算例验证了方法的有效性.

基于LPV动态逆的D稳定H_2/H_∞混合鲁棒控制无人直升机巡航

将无人直升机不可测的旋翼动态视为准稳态构造线性转动动态的参数时变动态逆,引入相位补偿器解决前向通道相位滞后问题.针对动态逆方法对模型不确定性很敏感的问题,应用了H_∞鲁棒控制方法.加入H_2混合控制以改善控制性能,并加入区域稳定方法实现过渡态的控制指标.飞行试验验证了该方法的有效性.

一种带大挠性附件卫星的低阶鲁棒控制方法

针对带有大挠性附件卫星存在参数不确定性和外部扰动的问题,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H∞反馈控制方法.在卫星动力学模型中考虑了太阳帆板对日定向转动及天线展开过程中参数的摄动问题,进一步设计适用于线性参数时变(LPV)系统的多输入多输出(MIMO)反馈控制器,证明闭环系统在参数大范围摄动下的鲁棒稳定性.相比经典控制方法,当结构参数变化较大且三轴姿态为动态时变时,在满足期望性能指标的同时,可以有效地抑制挠性附件的振动且具有较强的抗扰能力.最后通过仿真验证了所提方法的有效性.

Markov跳变系统输出反馈鲁棒预测控制

对准线性参数时变Markov跳变系统,当系统状态不完全可测时,研究一类基于输出反馈的鲁棒模型预测控制问题。将多包不确定性和有界噪声综合考虑,通过求解无穷时域性能指标的最小最大优化问题,得到了系统的输出反馈控制律。引入二次有界概念,在满足输入输出约束的情况下,保证闭环系统的随机稳定。数值算例验证了方法的有效性。

LPV系统加权函数法的鲁棒跟踪设计

线性时变系统的重要一类是处理对象中状态空间矩阵的时变物理参数,如何设计控制器使系统满足设计指标是控制中的关键问题。研究了基于加权函数法的线性变参数(LPV)系统设计方法与过程,并指出了参数不确定系统的信号跟踪、系统的稳定性和干扰抑制问题,这三者与控制性能指标设计问题之间是可以相互转化的。通过选择加权函数,转变为线性分式的控制问题求解,从而达到提高系统的鲁棒性能,降低保守性的目的。最后,通过实际的感应电机转子磁链跟踪系统,采用基于LPV鲁棒加权函数法设计其控制器,仿真实现了它对输入磁链参考信号的有效跟踪,且它能有效抑制外界干扰,从而验证了此方法设计的控制器的有效性。

Adaptive Fuzzy Neural Control of Dynamic System

Aim To build an adaptive fuzzy neural controller and simulate it. Methods\ Fuzzy logic and back propagation(BP) algorithm are combined to utilize their advantages while avoiding the disadvantages. Results and Conclusion\ Simulation results of the third order plant with disturbances and dead times show the validity of the presented controller. The presented controller can control cases that preceding controllers were unable to control.

一种新型感应电动机直接转矩控制系统的研究

近几年来随着鲁棒控制的发展,线性时变参数(LPV)控制方法也得到了一定的发展,并在处理非线性系统上取得了一些成果。将LPV控制引入感应电机直接转矩控制,采用多胞技术设计了一LPV转子电流估计器,从而利用定子电流的测量值和转子电流的估计值计算定子磁链和电磁转矩,实现全速范围内定子磁链的有效测量。最后通过一仿真实例验证该方法的正确性和有效性。

感应电动机LPV直接转矩控制系统研究

随着鲁棒控制的发展技术,线性时变参数(LPV)控制方法也得到了一定的发展,并在处理非线性系统上取得了一些成果。将LPV控制引入感应电机直接转矩控制,设计了LPV转子电流估计器,利用定子电流的测量值和转子电流的估计值计算定子磁链和电磁转矩,实现全速范围内定子磁链的有效测量;结合定子电压空间矢量细分方法,可减少电磁转矩的脉动,实现了LPV直接转矩控制。最后通过仿真实例验证了该方法的正确性和有效性。

基于操作轨迹LPV模型的非线性辨识

提出一种基于操作轨迹LPV模型的非线性辨识方法:根据调度变量的操作轨迹,选取若干个典型工作点;在各个典型工作点,进行测试与辨识相应的线性模型;然后,根据工作点测试数据以及各工作点间的过渡数据,辨识出全局插值LPV模型.它降低了测试辨识成本,且算法简单可靠,仿真结果表明了该算法的有效性.

基于数据驱动方法的控制器设计及其参数整定

以一般离散时间非线性系统为研究对象,提出一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定方法.方法首先依据非参数时变动态线性化定理提出3种控制器结构,再采用迭代反馈整定方法(IFT)优化其控制器参数,从根本上解决了IFT方法给定控制器结构时存在的盲目性.最后将该方法与另外两种数据驱动控制方法—无模型自适应控制(MFAC)和IFT方法进行比较研究,结果表明方法是有效的.

基于LPV鲁棒滤波器的大型民机作动器故障检测

针对大型民机飞行控制系统作动器故障,考虑飞机对象和飞行控制系统结构参数随高度和马赫数时变,且测量信号受干扰影响,提出线性参变(linear parameter varying,LPV)系统鲁棒故障检测方法.目标是寻找参变滤波器使残差系统实现参变H∞/H-混合指标,利用回路成形思想将该目标转换为参变H∞鲁棒性能问题,进而使用线性分式变换转换为具有结构不确定性的线性时不变H∞鲁棒性能问题,运用标定有界实引理推导出故障检测滤波器存在的充分条件,并借助Matlab半正定规划工具箱求解滤波器参数,得到的滤波器与被监控对象具有相同的时变参数结构,能够随可测参数自适应调参.最后以B747-100/200大型民机为例,检测其升降舵舵效损伤故障,仿真结果表明本文提出的LPV鲁棒故障检测方法是有效的.