增益预估自适应纯滞后补偿控制器

增益预估自适应纯滞后补偿控制器王连铮张建华孟庆贤（鞍钢职工工学院自控系鞍山１１４００１）关键词对象参数变化检测，动态增益自适应，理想增益自适应，鲁棒镇定，纯滞后补偿１引言在具有大纯滞后对象的工业控制中，通常采用Ｓｍｉｔｈ［１］和Ｇｉｌｅｓ［２］法来补...

一种新的基于AVSC与模糊局部控制器网络的增益调度控制器(英文)

提出一种基于AVSC(近似变结构控制 )及FLCN(模糊局部控制器网络 )的鲁棒增益调度控制设计方法 .利用AVSC ,对于一般的工作点选择合适的滑动模及其趋近率 ,得到局部鲁棒AVSC控制律 ,使局部系统尽快进入滑动模 ,并具有期望的性能 ,同时能够克服一般VSC(变结构控制 )的控制信号抖动现象 .当然 ,任意一个局部控制器一般只能保证在其相应工作点附近的工作性能 .为此 ,引入了模糊控制技术的隶属函数 ,将它当作增益调度控制器的有效度函数 ,得到FLCN .仿真研究验证了所提出控制器设计方法的有效性 .

高精度位置跟踪自适应增益调度滑模控制算法

影响位置跟踪精度最重要的因素之一是系统不可避免地存在内外不确定性。由于具备很强的鲁棒性,滑模控制能有效消除系统不确定性的影响,然而也会带来抖振这一顽疾。因此,有效削弱滑模控制系统的抖振是提升系统跟踪精度的关键。为此,本文提出一种误差主导的自适应增益调度算法,该算法利用等效原理准确判断系统滑动模态是否建立,并以此来调度切换函数增益值的增减;同时,为克服因利用低通滤波器获取切换函数等效输出而引起的时间延迟,在增益调度中采用误差主导的增益变化率,确保了增益调度的实时性。理论和仿真实验证明,在滑动模态建立前,该增益调度策略能加快滑模变量的收敛速度;而在滑动模态建立后,该增益调度策略能使增益值在有限时间内趋近于系统不确定的绝对值,降低了系统抖振幅值,从而获取更高的跟踪精度。直流力矩电机伺服系统位置跟踪对比实验结果表明,该增益调度方案有效,能使系统获得更高的跟踪精度。

含有不灵敏区非线性系统的增益调度自适应变结构控制

针对具有控制输入不灵敏区及有界不确定性的非线性系统,采用增益调度变结构控制策略,研究其镇定问题.利用增益调度策略和自适应参数估计方法,在同时存在参数、结构及干扰的不确定性和未知控制输入不灵敏区的情形下,提出了新的增益调度自适应变结构镇定控制律设计方法,既节省了控制能量,又消除了控制信号的颤振.所提出的控制律可以保证闭环输出为一致终结有界,并且算法比较简单,便于实现.用数字仿真方法验证了所得控制律设计方法的有效性.

具有未知高频增益的鲁棒自适应反推控制器

在高频增益未知的情况下,对一类带有未建模动态和输入、输出干扰的系统,给出了一种基于反推技术的鲁棒自适应控制器的设计方法.通过修正传统鲁棒自适应控制中的动态规范化信号和切换-σ算法,证明了闭环系统的所有信号都有界,同时可以取得较好的跟踪性能.仿真结果表明了该方法的有效性.

大规模风电并网后的电力系统广域增益调度控制器设计

针对风力发电的不确定性以及高渗透率下的大规模风电的远距离输送对系统区域阻尼的带来的负面影响,提出一种能适用于系统运行方式发生较大变化(如风电场风速急剧变化等)的广域控制器设计方法。采用时滞线性参数变化方法对含风电的电力系统进行建模,并将整个参数变化范围进行网格划分,再分别进行控制器设计,然后采用三角隶属函数制定调度准则并进行控制器权值分配,从而构造出满足全部参数变化范围的广域增益调度控制器。对算例的时域仿真表明,所提出的广域控制器设计方法对于系统运行范围发生较大变化的情况仍然具有较理想的效果,与传统的极点配置方法相比具有更强的鲁棒性;与经典的鲁棒控制方法与非线性控制方法相比,具有控制器阶数低、设计方法简单等优点,易于工程实现。所设计的控制器计及了电力系统变时滞的特点,相比传统的Pade近似处理时滞的方法有着更低的保守性。

具有增益调度切换增益的永磁同步电机滑模控制

滑模控制器的切换增益需要随着参数摄动和外部扰动变化,但是增大切换增益会加剧系统抖振。针对这一问题,采用增益调度和自适应相结合的方法对永磁同步电机滑模控制器的切换增益进行实时整定。该方法根据自适应律在线调整切换增益系数的边界范围,同时以关于直轴、交轴电流的积分滑模面函数作为调度变量,在允许边界范围内对切换增益系数进行增益调度。所设计方法在保证系统鲁棒性的前提下,削弱了系统抖振,改善了控制性能。

倒立摆摆角全程控制的增益调度方法

倒立摆摆角全程控制需要解决倒立摆摆角大范围变动以及倒立摆最低点和最高点之间不存在平衡点的大范围角度区域的控制问题。本文提出的增益调度方法在倒立摆最高点具有平衡点的邻域内使用了自抗扰控制器ADRC,在最低点及不存在平衡点的大范围角度区域使用基于Lyapunov理论的控制律。通过基于调度变量θ的插值算法协调这两种控制律的变换,避免了控制量的突变,实现了控制器参数在大范围角度下的选择。仿真结果说明了这种方法的有效性。基于Lyapunov的增益调度可以解决不存在平衡点的大范围变动工况内的非线性控制问题。

大空域机动反舰导弹增益调度控制系统设计

阐明了针对大空域机动反舰导弹飞行空域大、速度变换范围大的特点,采用增益调度的方法设计其控制系统.在理想弹道计算的基础上选取特征点,在每个特征点,将对象简化为一个二阶环节来近似.增益调度表的设计准则是阻尼比,保证导弹在所有特征点的性能要求.特征点的仿真与全弹道仿真均验证了该控制系统的有效性.

基于增益调度的大压力筒压力跟踪控制

针对大压力筒压力控制的大惯性特征,采用控制进出压力筒液体容积的方式,实现压力筒内部压力的精确跟踪。建立系统非线性数学模型,在平衡点处线性化系统状态方程,采用极点配置方法设计系统在平衡点处的状态反馈解耦控制器。结合增益调度控制器设计策略,采用Back to turn(BTT)方法,得到系统全局保稳定控制器。仿真结果表明了本文所提出的控制器设计方法的有效性。

不确定非线性系统的状态参考自适应与L_2-增益混合控制

针对一类不确定非线性系统 ,首次提出了一种状态参考自适应与 L2 -增益混合控制器。该控制器大大拓宽了递推 (backstepping)自适应控制方法的适用范围 ,且对非匹配的未知参数和有界干扰具有强鲁棒性。理论分析和仿真结果说明了该控制器的可行性和有效性。

鲁棒增益调度结构化火箭弹控制系统设计

发动机推力是影响火箭弹模型时变特性的重要因素。首先,基于122mm火箭弹推导了俯仰、偏航动力学线性化模型,并以线性分式变换来描述。然后,基于鲁棒增益调度设计了结构化的控制器。这种控制器具有矩阵形式的比例-积分结构,在续航段将速度和时间作为调度变量,在无动力飞行段将速度作为调度变量,按照线性控制综合方法整定各特征点的控制器参数,并用结构奇异值验证闭环系统的局部稳定性。最后,对设计的控制器做了仿真分析,结果表明,该控制器对火箭弹模型因推力、飞行状态变化等引起参数摄动的情况具有鲁棒稳定性。

造纸机的增益自适应神经元控制

针对多纸种造纸机定量控制系统的特点 ,综合运用神经元控制和自适应控制思想 ,提出了神经元增益自适应整定的神经元控制方法 ,并对某造纸机定量控制系统进行了控制器的设计和仿真实验研究 。

航空发动机多变量变增益控制器设计及仿真

针对航空发动机全包线工作下的多变量变增益控制器设计问题,给出了一种改进的埃德蒙德算法(以下简称KQ算法)并进行了仿真应用。首先,阐明了多变量KQ算法的控制原理与优化算法,进而通过闭环期望函数选择、控制器结构选择以及控制器参数优化进行了KQ控制器设计,并针对所设计的KQ控制器,给出了稳定性证明和系统奇异值分析。分析表明所设计KQ控制器能够使系统闭环稳定,且具有满意的低频指令跟踪、干扰抑制能力、传感器噪声的抑制、高频未建模动态的鲁棒稳定性和低频发动机建模误差不敏感等性能,满足发动机控制要求。其次,通过调度变量选择、设计点KQ控制器设计以及采用插值方法的非设计点KQ控制器设计等过程实现某型涡扇发动机的多变量KQ变增益控制器设计研究,并进行仿真验证。仿真结果表明,设计点条件下,当涡轮后温度和增压比参考输入均为阶跃信号时,其被控参数响应速度很快,且上升时间均小于1 s,耦合影响小于6%,设计点KQ控制器满足控制要求;非设计点条件下,利用插值方法建立的KQ变增益控制器具有较好的性能,能够实现该型涡扇发动机全包线控制性能要求。

具有未知高频增益的模型参考自适应控制的性能提高(英文)

在高频增益kp 未知的假设下 ,提出了一种修改的模型参考自适应控制器 .证明了这种修改的模型参考自适应控制方案具有稳定性和鲁棒性 ;同时通过选取的控制律 ,其瞬态性能也明显提高 .

动态车间环境下的调度控制器设计

为了对车间制造系统实施有效动态调度,提出了一个动态调度控制器的设计框架,并详细阐述了它的功能模块和工作流程。控制器采用基于过程规范语言本体论的工艺规划信息表示和多步骤适应调度策略,并从知识库中获取规则,使用在线仿真的方式对其进行评价。这些技术的应用保证了控制器与车间内部其他异构信息系统间有效地传递工艺规划信息,并具有很好的调优能力。最后,给出了一个制造企业的应用实例,验证了该设计框架的可行性和有效性。

基于PD增益的模型参考自适应同步控制

在保证自适应控制精度的前提下,找出快速收敛的参数,从而使被控系统和参考系统达到同步。针对传统的PI控制器无法获得参数波动的系统的较高的控制性能。基于模型参考自适应控制,利用PD控制器可以预料到系统误差的方向的优点,设计了一种自适应同步控制器。仿真结果表明,该自适应同步控制器能够使被控系统和参考系统达到同步,并能够较精确地控制被控系统的输出,使被控系统满足系统所要求的动态性能。这对研究组合自适应控制策略和开展多模型自适应控制器的研究提供了基础。

同步发电机最优非线性自适应励磁控制器设计

设计了一款最优非线性自适应励磁控制器(Optimal Nonlinear Adaptive Excitation Controller,ONAEC)用于多机电力系统以提升系统故障恢复能力。首先,通过一个高增益扰动观测器(High-Gain Perturbation Observer,HGPO)对由发电机的非线性、不确定性、未建模动态等效聚合而来的扰动进行实时快速估计。随后,该扰动由ONAEC进行在线完全补偿并通过改进樽海鞘群算法(Modified Salp Swarm Algorithm,MSSA)获取其最优控制参数。另外ONAEC具备结构简单、易于实现等优点,且仅需测量发电机功角一个状态量便可实现全局一致的控制性能。最后,进行了两种算例研究,即标称模型以及参数不确定下的三相短路。其仿真结果表明,与比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制和反馈线性化控制(Feedback Linearization Control,FLC)相比,ONAEC能在各种工况下实现最佳的动态性能,有利于系统受到较大扰动后快速恢复稳定运行。

弹性体运载火箭建模及控制器设计

考虑运载火箭飞行过程中的弹性振动特性,对运载火箭进行全量动力学建模以及控制器设计。首先将运载火箭考虑为一维梁模型并建立全量动力学模型,分别引入自适应滤波姿态控制算法和H_2范数鲁棒增益调度控制算法设计控制器。仿真结果表明:在考虑舵机非线性情况下两种控制方法均能够满足精度要求,在具有较大外部扰动情况下,鲁棒增益调度控制算法相较于自适应滤波算法具有较强的鲁棒性。