倒立摆系统自适应高阶微分反馈控制(英文)

利用提取的系统高阶微分信息,提出了自适应高阶微分反馈控制器.某种程度上该控制器不依赖于单输入单输出(SISO)非线性仿射系统的模型.并且分析了闭环系统的稳定性和鲁棒性.通过将摆角方程的位移加速度看作是控制输入,将倒立摆系统转化成相互影响的两个SISO仿射系统,从而用两个串级高阶微分反馈控制器成功地实现了倒立摆系统的镇定与调节.数字仿真表明,控制器对摆的基准模型实现了较为满意的控制,而且该控制方法对非线性摩擦项,对摆长、摆质量、小车质量等参数变化以及外扰动具有强鲁棒性.

非线性系统高阶微分反馈控制

提出了不依赖系统模型的高阶微分反馈控制思想 ,控制目标是系统输出及其微分和高阶微分逼近设定输入及其微分和高阶微分 ,极大地提高了对控制品质要求。基于这种思想设计了能高品质地提取量测信号的微分和高阶微分的高阶微分器 (HOD ,high order differentiator) ,该HOD参数少 ,容易调节 ,并给出其稳定性、收敛性和滤波特性的证明 ;另外 ,对带有未知扰动、模型未知的非线性SISO和MIMO系统分别设计了基于HOD的高阶微分反馈自适应控制器 (HODFC ,high order differentials feedback adaptive controller) ,给出了闭环系统稳定性和鲁棒性分析 。

有源电力滤波器的高阶微分反馈控制

针对并联型有源电力滤波器(APF)的直流侧电压波动对谐波电流补偿影响的问题,研究利用高阶微分器(HOD)构成高阶微分反馈控制器(HODFC)替代传统PI控制器,对并联型APF直流侧电压进行控制。通过HOD可以高品质地提取输入信号和输出信号以及其一阶微分和二阶微分,结合一定的控制律实现对APF的HODFC控制。仿真结果表明该控制策略具有可行性,与传统PI控制比较,具有良好的静态和动态性能,可使并联型APF直流侧电压在不到1/2个电源周期中就达到稳定,同时电流畸变率从24.49%降到2.31%,能显著改善电网质量。

高阶微分控制器及其在交流调速中的应用

传统 PID 控制器由于它提取微分信号的方法过于简单,微分信号品质较差而不易满足高品质性能要求。而现代控制理论由于过分依赖于被控对象的精确数字模型,在工业过程控制的应用中受到了极大地限制。本文利用不依赖于被控对象的高阶微分器(HOD),提取了信号高品质的微分信号及其高阶微分信号。并将基于 HOD 设计的高阶微分反馈控制器(HODFC)编制成相应控制算法,组成了由计算机为控制器的交流电机调速系统。通过仿真和实验,验证了 HOD 及 HODFC 理论的正确性和实用性。

一类不确定非线性系统的输出反馈鲁棒自适应控制器的设计与分析

考虑一类具有三角形结构和参数未知的不确定性非线性系统 (1) .首先设计出一个稳定的滤波器 ,从而获得状态的实时估计 ;然后依此设计出一种用于跟踪参考信号的输出反馈自适应控制器 .该控制器对系统的参数和状态的不确定性具有鲁棒性 ,能保证所建立的闭环系统的全局稳定性 ,并解决了ε 跟踪问题 .仿真结果表明 ,所设计的自适应控制器具有良好的跟踪性能 ,而且控制量在允许控制的范围之内 .

基于自适应模糊控制器和非线性扰动观测器的永磁直线同步电机反馈线性化控制

由于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统应用于一些高精密场合,因此克服系统存在的负载扰动、参数变化等不确定性影响是提高系统性能的关键.针对不确定性问题,采用一种基于自适应模糊控制器(AFC)和非线性扰动观测器(NDO)的反馈线性化控制方法.首先设计反馈线性化控制器(FLC)实现系统的线性化,便于位置跟踪;其次采用NDO估计并补偿系统的不确定性,提高跟踪精度.但在实际运行过程中观测器增益较难选取,极易产生较大的观测误差,为此,采用AFC方法逼近NDO的观测误差,通过自适应律动态调整模糊规则,改善模糊控制器的学习能力,增强系统的鲁棒性,并用李雅普诺夫定理保证系统闭环稳定性.实验结果表明,与基于DOB和NDO的反馈线性化位置控制相比,该方法能够明显提高系统的跟踪性和鲁棒性.

基于径向基网络的前馈反馈自适应控制器

对于非线性被控对象 ,当存在未建模动态 ,参数摄动或对象动力学特性时变时难以实施有效的控制 ,为此 ,我们利用径向基函数神经网络 ,并将前馈和反馈控制方案相结合 ,提出一种鲁棒性强、实时性好、能控制非最小相位系统的神经网络前馈反馈自适应控制器。仿真结果表明了该方案的优良特性。

一种离散型非线性自适应反馈控制器的设计与实现

针对运动控制低速跟踪系统中存在的非线性摩擦力影响的实际问题,采用结构和参数完全未知的离散时间不确定非线性系统的反馈控制策略,具体地进行了控制器的设计,并利用MATLAB环境下的SIMULINK仿真来检验其控制效果,进而运用到实际的电机控制系统中,分析其控制性能,并将其控制效果与PID控制相比较,最后得出结论。

基于迭代反馈调参的伞翼飞行器无模型自适应控制方法研究

针对伞翼飞行器强非线性特点,本文使用基于数据驱动的控制方法——基于迭代反馈调参的无模型自适应控制方法(IFT-MFAC)设计伞翼飞行器控制系统,该方法在构建过程中仅利用系统的输入和输出数据,不需要构建动力学模型。本文首先介绍了无模型自适应控制方法(MFAC)的构建过程,并进行了简洁的稳定性分析,然后采用迭代反馈调参方法对无模型自适应控制方法的两个步长因子进行迭代调参。为验证该方法的控制效果,对IFT-MFAC与PID控制、主动抗干扰控制(ADRC)和MFAC进行了一系列仿真对比,结果显示,IFT-MFAC控制器在复杂环境下的控制效果更好,尤其是在随机扰动环境下对折线轨迹的跟踪效果。

适应连续外扰的时滞加速度反馈控制器

在采用加速度传感器的振动主动控制平台中,为了有效抑制外力可用微分方程描述的含输入时滞受迫振动响应,基于积分变换和状态导数极点配置法,提出了一种适应连续外扰的时滞加速度反馈控制器设计方法.以粘贴有压电陶瓷和加速度传感器的受正弦激励的智能梁为仿真控制对象,仿真结果表明,此控制器能在任意输入时滞下有效抑制智能梁的持续受迫振动响应.与不考虑时滞的同类控制器相比,该控制器有较好的稳定性及控制效果.

一类新型非线性随机系统微分状态估计器和控制器

本文提出一类不依赖被估计系统模型微分状态估计器,参数少、精度高,通过分析其根轨迹和极点要求配置合适的参数;给出了完整的稳定性和收敛性证明;频率特性分析表明,该估计器具有较好的滤波特性.另外,基于所提出的估计器,本文设计了不依赖非线性系统模型的高阶微分反馈控制器.该控制器稳定性好,鲁棒性强.最后,通过几个仿真例子验证了所提出理论的正确性.

一种非线性自适应最优励磁控制器的设计

提出了一种非线性自适应最优励磁控制器。新的控制设计方法基于同步发电机的三阶双轴数学模型 ,其仅由代数运算实现的分散非线性反馈补偿律保证了系统在各种运行方式下具有足够的稳态调节精度。控制算法内置一个简单的在线自适应变增益策略以达到在各种工况下动态最优化控制的目的 ,通过求解闭环特征值优化问题来选取权矩阵的方法改善了系统受扰后的暂态响应性能。仿真计算结果表明 ,与传统的线性最优控制器相比 ,新的励磁控制器具有多方面优点。

基于性能反馈的直接自适应模糊控制

模糊控制能够比较容易的将人的控制经验溶入到控制器中 ,这是它的一个非常突出的优点。但是由于传统的模糊控制器采用了 IF- THEN的控制规则 ,它不便于控制参数的学习和调整。本文给出一种基于性能反馈的直接自适应模糊控制器 ,根据实际系统性能与要求性能之间的偏差 ,通过一定的方法来直接调整控制器的参数。研究结果表明 。

控制方向未知的SISO非仿射系统间接自适应模糊输出反馈控制

针对一类单输入单输出(SISO)非仿射非线性系统控制方向未知时出现的控制器奇异问题,提出了一种间接自适应模糊控制方案.利用中值定理将非仿射系统转化为仿射系统,通过模糊逻辑系统逼近该仿射系统中的未知函数,并构造模糊控制器,同时利用Lyapunov稳定性定理设计自适应律,最终克服了控制器的奇异问题;在此基础上,通过构造观测器估计跟踪误差,设计输出反馈自适应模糊控制器,解决了状态不可测时系统控制器设计难题,采用Lyapunov稳定性定理证明控制器能使得跟踪误差收敛同时闭环系统所有信号均有界.仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性.

一类非线性系统的间接自适应输出反馈模糊控制

针对一类未知非线性系统 ,提出一种输出反馈控制方法。首先在假设系统状态已知的情况下设计状态反馈控制器 ,实现跟踪性能。然后在系统状态不完全可测的情况下 ,通过设计高增益观测器对系统的状态进行估计 ,实现输出反馈控制器设计。

模糊自适应PID控制器的设计

本文利用滞环继电反馈控制获取时滞对象的临界参数,按给定相角裕度法整定PID的初值,再结合模糊推理在线整定PID的参数。此整定方法有效地把专家经验应用于PID参数调节中,控制器集模糊控制器和PID控制器的优点于一身。仿真表明:该整定策略系统控制性能得到了很大的改善,是实现自动工业控制器的一种简单、实用的方法。

复合误差反馈δ-MRAC控制器及其在电液伺服系统中的应用研究

提高系统鲁棒性是自适应控制系统亟待解决的控制问题,根据δ-MRAC控制理论,构成δ变换的复合误差反馈数字自适应控制器,并应用于电液伺服系统中,通过大量的仿真试验研究,说明这种控制方法具有较高的鲁棒性和较强的适应性。

带液体晃动航天器的非线性自适应反馈控制

针对一种带液体燃料晃动的航天器,同时考虑液体晃动参数的不确定性,提出了一种参数自适应非线性反馈控制方法,抑制航天器的俯仰及横向运动,同时抑制液体燃料的晃动。针对航天器与液体燃料的固液耦合非线性模型,采用基于Lyapunov函数的设计方法设计系统的反馈控制律,运用间接自适应方法设计参数自适应律,并使用参数映射等手段来保证参数估计值在合理取值范围内。仿真结果表明,控制器可以使航天器达到渐近稳定,进而验证了控制器的有效性。

一类基于自适应反馈控制的车辆编队研究

文中研究了基于生物刺激神经动力学方法的车辆编队控制问题。以编队车辆的运动学模型为基础,在跟随领航者体系下建立车辆编队系统动态模型。根据李雅普诺夫稳定性理论,设计出新的自适应反馈跟踪控制器,将车辆跟随问题转化为系统误差的控制问题,并运用仿真实验验证控制器的有效性。与现有的反馈跟踪控制器进行对比后可以看到,文中所设计的控制器在稳定性和收敛速度上有了进一步的提高。

基于模糊自适应脉宽调制的双反馈控制算法

针对传统的双反馈控制对于系统控制有超调过大,跟随误差较大等问题,提出了一种模糊自适应脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制的双反馈控制算法。该算法通过模糊自适应控制器与PWM变换器相结合,对双反馈系统实现了高精度高鲁棒性的控制。仿真实验表明,模糊自适应PWM的双反馈控制算法系统可更好地抑制超调以及具有更小的跟随误差。