涡轮增压柴油机线性变参数模型

以平均值模型为基础,通过简化各子模型,得到包含4个变量的状态空间模型,并转化为线性变参数模型.4个状态变量分别是柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率.以6S60MC型船用柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分析.结果表明,该模型相对简单而准确,可以直接用于基于模型的控制算法的设计分析.

基于线性变参数模型的汽车移动无线充电系统研究

基于谐振网络互感理论,构建了电动汽车移动无线充电系统的线性变参数（LPV）模型,完整刻画了充电过程中系统的动态变化;进一步给出发射与接收线圈之间互感的计算公式,分析了汽车纵向和横向位置对互感的影响。然后通过仿真分析了互感变化对接收端电流的影响,与现有结果进行对比,LPV模型更能准确描述电动汽车移动对充电过程的显著影响,为移动无线充电系统的控制设计问题提供了基础。尤其当汽车与发射线圈产生较大横向位移时,充电功率降低,对其进行一定的补偿。

无稳态非线性系统线性变参数模型辨识

针对无稳态非线性系统,提出2种线性变参数(linear parameter varying,LPV)模型辨识方法.对于线性权重LPV模型,结合高斯牛顿法和最小二乘法对局部线性模型的参数寻优;对于高斯权重LPV模型,采用Narendra-Gallman算法并根据参数与优化目标之间的关系,将参数分为线性部分和非线性部分并进行交替迭代.通过对循环流化床锅炉实际工业系统的建模结果和实测结果对比验证了所提算法的有效性.与带稳态LPV模型相比,3个主要输出蒸汽压力、蒸汽温度和炉膛温度均获得较好的输出拟合效果,最优匹配率分别提高52.8%,21.1%和32.2%以上.验证了所提算法在复杂工业非线性对象建模上的有效性和实用性.

大型低速柴油机线性变参数状态空间模型

相对简单而准确的模型是现代控制算法设计的基础,是提高柴油机电控稳定性和性能指标,从而提高柴油机经济性并降低排放污染的基础。对平均值模型进行了简化,在此基础上选取柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率为状态变量,转化为四阶线性变参数状态空间模型。以6S60MC型船用大型低速柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分析。结果表明,本模型相对简单而准确,可用于船用柴油机控制算法的设计分析。

基于半参数变系数部分线性模型的小麦抗倒伏性分析

应用统计的方法在小麦的抗倒伏指数与自身的各指标间建立了一个半参数变系数部分线性模型,对小麦的倒伏情况进行预测。结果表明:该方法可有效预测小麦的抗倒伏性,对提高小麦的产量有一定帮助。

半参数变系数部分线性EV模型的惩罚经验似然

研究了半参数变系数部分线性测量误差模型的惩罚经验似然问题.首先基于无偏辅助函数,构造了惩罚经验对数似然函数,证明了所得惩罚经验似然估计具有Oracle性质.其次,考虑了关于参数的假设检验问题,给出了检验统计量及其渐近分布.最后通过实验模拟和实例分析验证了所提方法的有限样本性质.

航空发动机线性变参数建模方法研究

针对航空发动机增益调度控制技术使用的线性变参数(Linear Parameter Varying-LPV)模型,研究了两种LPV建模方法—雅克比和基于变化率方法。建立了涡扇发动机准LPV模型,进行了动态仿真验证。结果表明,与非线性模型相比,所建立的准LPV模型具有较好的动态性能,为航空发动机LPV增益控制研究提供了保证。

缺失数据下半参数变系数部分线性模型的统计推断

该文研究协变量随机缺失下半参数变系数部分线性模型的统计推断.利用逆概率加权最小二乘方法给出了模型中参数分量和非参数分量的估计,并证明了它们的渐近正态性.另外该文又提出了一个逆概率加权经验对数似然比统计量,并证明该统计量服从标准χ^2分布,从而构造了模型中参数分量的经验似然置信域.最后通过模拟研究和实例分析说明该文提出的方法具有较好的有限样本性质.

基于纵荡速度的非线性变参数无人艇模型

无人艇的水动力学具有强非线性与时变性,为便于转艏控制,提出一种基于纵荡速度的非线性变参数(nonlinear parameter varying,NPV)模型.首先从水动学机理出发,引入Ross阻尼模型,建立三自由度的非线性机理模型.其次,在机理模型基础上,将非线性项隐含于线性结构中,使模型构成类线性结构,再忽略数值较小的横荡阻尼项,并以纵荡速度为变参数,建立基于纵荡速度的NPV模型.NPV模型结构简单,具有非线性项与变参项,为Norrbin非线性模型与线性变参数(linear parameter varying,LPV)模型的扩展形式.最后,由仿真和实验验证了NPV模型能够很好地刻画无人艇转艏运动的非线性与时变特性.

基于混合区域极点配置的航空发动机全包线鲁棒变参数控制器设计

针对航空发动机全包线多变量鲁棒变增益控制器设计问题,提出了一种基于混合区域极点配置的鲁棒变参数控制方法。利用Jacobian方法建立多调度参数下的发动机仿射线性变参数(Linear parameter varying,LPV)模型,用于描述发动机全包线内的非线性动态特性;针对上述LPV模型,采用仿射参数依赖Lyapunov函数设计具有H∞鲁棒性能的状态反馈控制器,给出了控制系统全局稳定性的证明;并利用混合区域极点配置方法,将闭环系统极点配置到左半平面指定位置,以保证控制系统的动态特性及稳定裕度;进而引入凸多胞技术,将参数依赖线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)方程转化为有限维LMI进行控制器求解,并得到了全局解。针对涡扇发动机的仿真结果表明:存在复杂量测噪声干扰条件下,鲁棒变参数控制器可以实现发动机全包线内控制指令的精确跟踪,系统阶跃响应的调节时间不超过1.5s,系统无超调,对控制期望的稳态跟踪误差在0.02%以内,符合发动机控制系统技术要求。

发动机线性模型在动态过程中的应用研究

本文分析了发动机线性模型在动态过程中的应用研究,建立了发动机线性变参数模型,并进行了仿真验证,获得了较好的动态性能。这样,在发动机整个工作过程中,可通过线性变参数模型将发动机的稳态和动态过程描述出来,方便了控制器的设计。

基于模型预测控制算法的脱硫控制系统优化

为了提升火电厂湿法脱硫系统的自动化控制水平,针对浙江温州电厂6号机组脱硫装置原自动控制系统控制效果差、自动投入率低、无法对净烟气SO_(2)浓度进行控制等问题,设计了一种基于多变量模型预测控制算法的控制方案,将净烟气SO_(2)浓度和吸收塔浆液pH值同时列为被控变量,并建立了以锅炉负荷为调度变量的脱硫系统线性变参数模型。在Simulink中对改进后的脱硫控制方案进行了仿真试验,并将该控制方案应用在6号机组的脱硫控制优化改造中。实际投运效果表明,该脱硫控制系统可以将吸收塔浆液pH值平稳地控制在安全区间内,同时将净烟气SO_(2)浓度时均值与设定值的偏差控制在±2 mg/m~3(标准状况下)内,保证了脱硫装置的安全高效运行。

基于LPV模型的燃料电池空气进气系统控制

质子交换膜燃料电池是一种通过氢气和氧气的电化学反应将化学能直接转化为电能的装置。提出一种改进的四阶燃料电池进气系统模型,分析了系统的约束性。针对系统模型所具有的非线性特性,提出建立线性变参数(LPV)模型用于对系统的控制。针对状态变量不可测的问题引入卡尔曼滤波器,同时通过可观性分析得出系统所需测量的最佳变量。在符合约束条件下设计基于线性变参数模型的状态空间模型预测控制器,控制空压机的工作电压保证氢气燃料的充分反应。仿真结果表明,基于LPV模型的模型预测控制器能够对空气进气系统进行有效的控制,且满足空压机喘振和阻塞边界等约束条件,与单模型预测控制相比具有更好的控制效果。

LPV模型的Kalman滤波器设计

针对线性变参数(LPV)模型,给出了一种改进Kalman滤波器设计方法,这种滤波方法可以根据系统LPV模型实时调整滤波状态方程矩阵系数,从而增强滤波算法对系统模型变化的跟踪性能,并提高滤波准确性。结合具体实例,通过仿真比较,较好地检验了该方法的有效性。

基于LPV模型的航空发动机控制器Kalman滤波器设计

针对航空发动机LPV模型,设计了1种改进Kalman滤波器设计方法,并应用于某型涡扇发动机控制系统中。涡扇发动机宽工况变化过程的仿真结果表明,该滤波器可实现对系统输出和状态的有效跟踪和滤波,较好地检验了该方法的有效性。

一种基于速率线性化的非线性预测控制算法

提出了一种基于速率线性化方法的非线性预测控制算法。该算法采用速率线性化方法得到与原系统非线性模型相对应的线性变参数模型,这类变参数模型在结构上是线性的,而模型参数将随工作条件的变化而变化,在系统的整个工作区间内都能很好地逼近原非线性模型。在此模型的基础上设计了预测控制器,并利用基于置信域的Levenberg-Marquardt算法在线求得预测控制率。最后对连续搅拌反应釜进行了仿真研究,仿真结果表明了该算法的可行性和有效性。

基于LPV模型的磷酸铁锂电池SOC实时算法

动力电池荷电状态(SOC)值是电动汽车整车控制策略和电池管理系统中的一个重要参数。文章以磷酸铁锂动力电池为研究对象,提出基于线性变参数(LPV)模型的电池SOC实时估算方法。该方法在电池特性试验研究的基础上,建立电池等效电路模型,将电池非线性系统转换为LPV系统,将其状态空间系数矩阵作为电池可测量的函数,设计滤波器算法,实现磷酸铁锂动力电池SOC的实时估算。利用Matlab软件建立该算法的仿真模型,仿真结果验证了SOC实时估算方法的可行性和准确性。

基于双层LPV模型的涡扇发动机切换控制

航空发动机飞行包线和参数变化范围大,要想保证整个参数区间存在一个单一的LPV控制器,往往需要牺牲一些区域的性能。针对上述问题,提出一种基于双层LPV模型的切换控制方法。首先通过发动机进口条件将飞行包线划分为几个局部重叠的子区域,分别建立各个子区域的双层LPV模型并求取对应的Lyapunov函数,进而根据所得的Lyapunov函数设计各子区域的控制器,并采用滞后切换策略和共同二次Lyapunov函数相结合的方式实现各子区域间的切换,解决控制器在切换时抖振问题的同时保证切换的稳定性,最后以某型涡扇发动机为对象进行仿真,结果表明所设计的控制器在全包线内有良好的控制效果。

基于鲁棒故障诊断LPV模型的舰载QUAV跟踪控制

设计适用于外部干扰抑制的无人机鲁棒故障检测与跟踪控制系统。首先,将舰载四旋翼直升机(quad-roto unmanned aerial vehicle,QUAV)建模为线性变参数系统(linear variable parameter system,LPVs),作为目标来进行系统设计。同时,为了进行故障检测和隔离,设计了一个强大的LPVs观测器,利用一组可行线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMI)给出保证系统渐近稳定和抗干扰鲁棒性的充分条件。此外,基于LMI区域的极点配置考虑观测器的增益设计。然后,通过观测器库考虑故障检测和隔离方案,检测和隔离传感器故障。其次,通过考虑比较器集成控制方案对反馈控制器进行设计。目标是设计鲁棒控制器,使QUAV无偏差跟踪设定位置。最后,通过在模拟模型中,对算法的有效性进行实验验证。

带约束多项式权重LPV模型辨识算法

针对复杂工业非线性系统建模难度大、精度低等问题,基于多模型插值的变参数线性(LPV)模型辨识算法,提出双工作点变量条件下的带约束多项式权重函数结构及其参数寻优策略,以有效降低非线性系统辨识的难度并充分保证所建模型的全局稳定性.以高纯度分馏塔这一典型非线性工业过程为研究对象进行LPV模型建模与仿真,获得了较好的输出和阶跃响应曲线拟合结果,验证了LPV模型能够充分反映非线性系统的运行特性以及所提算法的有效性和实用性.