闭环增益成形算法在舵阻摇系统中的应用

给出了单输入多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。考虑到舵阻摇系统的闭环传递函数阵一定是奇异的,以及具有1个输入控制2个输出的特点,在保证其中1个输出尽量小而另1个输出跟踪输入的前提下,将闭环传递函数阵即补灵敏度函数阵设为具有一阶惯性的奇异阵,设计出鲁棒控制器。研究并建立舵阻摇系统的非线性模型,并在Matlab中通过编写S函数来实现。用设计好的控制器对非线性模型进行仿真,运用Simulink工具箱得到仿真曲线,从仿真曲线可看出此控制器具有良好的鲁棒性能。通过分析并比较阻摇前和阻摇后的各组仿真曲线,算出减摇率在50%左右,减摇效果较好。

基于闭环增益成形算法的船舶航迹保持控制

为进一步提高船舶自动化水平,完善船舶综合型航迹保持控制器设计方法,以船舶线性化小扰动运动方程为基础,通过构建计划航线坐标系、惯性坐标系和附体坐标系,建立适用于船舶综合型航迹保持控制器设计的传递函数型设计模型。根据闭环增益成形算法在非方阵系统中的应用,提出一种简捷鲁棒综合航迹控制器,进一步利用非线性反馈技术提高该算法在航迹保持控制中的控制性能。基于"育鲲"轮进行仿真研究,结果验证了该方法的简捷有效性。

闭环增益成形控制新算法及其应用

受到回路成形思想的启发,通过对H∞控制的S/T混合灵敏度奇异值曲线的观察及S和T的相关性给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法.该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最后希望的形状,用闭环系统具有工程意义的参数直接构造出鲁棒控制器,从根本上保证了设计出的控制器具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性.基于该算法给出了一种新的船舶鲁棒控制算法.该算法的优点是设计过程简单。

用闭环增益成形算法的精馏塔鲁棒控制

给出了MIMO系统的闭环增益成形算法 ,将之应用于精馏塔的控制中 ,取得了良好的控制效果和鲁棒稳定性。文献 [6 ]给出的回路成形控制器与本文的一阶闭环增益成形控制效果相同 ,文献 [6 ]评价该法的不足之处是闭环系统的鲁棒性能稍差 ,该缺点可用本文的二阶或三阶闭环增益成形控制器加以克服。该算法的优点是设计过程简单 ,物理意义明显。

基于闭环增益成形的鲁棒PID算法及在液位控制中的应用

基于闭环增益成形算法给出鲁棒 PID算法 ,并将之应用于水箱液位的控制中。比较本文鲁棒 PID算法和文献 [1 ]模糊控制算法的仿真结果 ,得出前者的控制性能优于后者 ,同时具有良好的鲁棒稳定性。本文提出的鲁棒 PID算法简单、实用。

基于反馈线性化与闭环增益成形的减摇鳍控制

根据减摇鳍系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、已设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。算法的设计过程简单,物理意义明显。

航空发动机闭环增益成形PID控制器设计研究

PID参数整定是PID控制器设计的关键。针对航空发动机PID控制器参数整定问题,研究了一种基于闭环增益成形PID设计方法在其中的应用。首先,根据期望控制系统的截止频率设计具有一阶惯性环节形式的期望闭环传递函数形状。然后,将某发动机对象传递函数近似表示为二阶深严格真形式;继而,可根据闭环增益成形设计方法,即假设期望闭环传递函数与实际闭环传递函数相等,可整定PID控制器参数。仿真分析检验了控制器良好的鲁棒性和动态品质,检验了该方法的有效性。

闭环增益成形算法用于船舶非线性模型控制

闭环增益成形算法根据闭环频谱及灵敏度函数所希望的形状,用最大奇异值、带宽频率、频谱峰值和高频渐近线斜率4个具有工程意义的参数构造出鲁棒控制器。采用响应型船舶运动非线性数学模型,设计基于闭环增益成形算法的鲁棒控制器,然后在Matlab的Simulink下进行系统仿真。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的鲁棒性能,施舵合理。

连续搅拌反应釜过程的闭环增益成形PID控制器设计

针对连续搅拌反应釜(CSTR)系统控制问题,设计了一种基于闭环增益成形算法的PID控制器,以提高PID控制器设计的简洁性和鲁棒性。首先假设期望闭环回路传递函数有一阶形式,同时将受控对象的一阶传递函数和PID控制器构成实际闭环回路传递函数。然后,比较期望闭环回路传递函数和实际闭环回路传递函数,即可确定PID参数。最后,以某CSTR系统为例,利用该方法设计了PID控制器,并通过仿真结果比较,检验了该方法所得PID控制器的良好鲁棒稳定性和动态品质。

基于闭环增益成形的船舶舵机间隙非线性抑制算法

为了克服舵机间隙非线性对船舶航向保持控制的不利影响,提出一种基于一阶与二阶闭环增益成形的混合控制算法,充分发挥了二阶闭环增益成形算法的良好动态控制性能以及一阶闭环增益成形算法能够消除静差的优势;并以"育龙"轮的非线性响应模型为控制对象进行了仿真实验。仿真实验结果显示:在恶劣海况下,混合控制算法能够消除舵机间隙非线性带来的不良影响,在降低航向超调量的同时具有良好的鲁棒性能。

闭环增益成形算法在船舶自动舵中的应用

根据船舶自动舵闭环频谱要求，给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法，新算法从设计的根本上保证控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能，从理论上可推出船舶航向ＰＤ控制是新算法的特例，新算法设计过程简单。

离散型闭环增益成形算法及其应用

将闭环增益成形算法推广到离散系统中去。分别用Z变换、差分反演法和双线性变换给出一阶、二阶和三阶闭环增益成形算法的离散形式,然后针对船舶航向保持问题,在Matlab环境中进行了仿真研究。仿真结果表明,航向保持的跟踪速度快、没有超调,当模型参数改变时,控制器具有一定的鲁棒性,说明离散型闭环增益成形算法是有效的。

闭环增益成形算法的模型摄动

为了给出闭环增益成形算法的模型摄动形式,用小增益理论和H混合灵敏度算法的结果进行推导,发现闭环增益成形算法的模型摄动形式与灵敏度函数的形式相同,该结论对用闭环增益成形算法设计鲁棒控制器时系统所能忍受的模型摄动大小的确定具有指导意义.闭环增益成形算法的优点是设计过程简单,物理意义明显.

基于闭环增益成形算法和神经网络算法的船舶运动控制器设计

船舶的运动控制对于船舶航行的安全性和高效性至关重要,现代船舶向更加智能化、高速化的方向发展,对船舶运动控制提出了越来越高的要求。针对船舶数学模型的不确定性,本文采用神经网络对船舶进行运动控制。同时引入闭环增益成行算法,对船舶的运动进行闭环控制,以克服神经网络控制系统鲁棒性差的问题。选取某型船舶为研究对象,对本文设计的运动控制器进行仿真验证,仿真结果表明控制效果理想,且能够克服干扰。

基于闭环增益成形算法的船舶减摇鳍控制器设计与分析

为增强船舶横摇稳定性,并对其物理本质特性进行深入研究,以工程应用需求为基础,设计一种基于闭环增益成形算法的简捷、高效、鲁棒性强的减摇鳍控制器。首次采用李雅普诺夫稳定性理论对该控制器进行稳定性分析并给出其稳定的充要条件。将规则波和多向不规则波作为外界干扰对该控制器进行MATLAB仿真,验证该控制器的有效性。结果表明,该控制器设计过程简单,控制参数物理意义明确,减摇效果良好,具有十分良好的工程应用潜力。

逆变器闭环增益成形控制策略研究

负载反馈扰动是造成逆变器输出畸变的主要原因之一。通过结构框图等效,在连续域建立了单相半桥逆变器的简化扰动模型,从而把负载扰动转化成灵敏度极小化问题。在此基础上提出了一种基于闭环增益成形的单相半桥逆变器控制策略,仿真与实验结果验证了理论的有效性。

闭环增益成形算法下的航迹保持控制

Carrot following是一种间接式航迹保持算法,它找到期望航向后只使用简单的比例控制,因此航迹保持控制效果较差,为了在保持原方法简洁性的同时改善船舶的航迹保持效果,本文通过引入闭环增益成形算法对其控制率做了改进。间接式航迹保持控制能够使相关成果简单迁移到航迹保持问题中。仿真结果表明:所提出的间接式控制方法能够实现船舶的航迹保持,仿真下的稳态误差小于5 m,而航向保持中的许多技巧在航迹保持中依然适用。本文所提方法简洁有效,具有推广价值。

非方阵被控对象闭环增益成形算法及其应用

在被控对象为非方阵的系统中 ,由于求解控制器时涉及到矩阵求伪逆问题 ,很大程度上增加了闭环增益成形算法的难度 .考虑到此系统的闭环传递函数阵一定是奇异的 ,将闭环传递函数阵即补灵敏度函数设为奇异阵 ,设计出鲁棒控制器 .将闭环增益成形算法应用于舵阻摇系统 .通过观察、分析并比较各仿真曲线 ,可以看到 ,航向跟踪效果和减摇效果均较理想 .

基于Backstepping与闭环增益成形的减摇鳍控制

为提高减摇鳍控制器的鲁棒性,将Backstepping算法与闭环增益成形算法相结合,设计一种非线性鲁棒控制器.采用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、在设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真.结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统十分有效,具有较强的鲁棒性.该算法的优点是设计过程简单,物理意义明显.

基于非线性修饰和零阶保持器的船舶航向保持控制

[目的]为了解决船舶在海上航行时控制器舵角输出大、打舵频率高、控制速度较慢以及控制精度较低的问题,利用三阶闭环增益成形算法设计鲁棒控制器。[方法]首先,利用三阶闭环增益成形算法设计出线性鲁棒控制器,然后,在控制策略中加入双曲正切非线性修饰以及零阶保持器,在不同海况下对该控制器的性能进行仿真实验。[结果]仿真结果表明,相比于基于非线性修饰的传统PID控制器,在一般海况下,所提控制器在延迟时间、控制精度以及能量输出上分别改进了36%,14%和32%;在恶劣海况下,分别改进了27%,7%和16%。此外,不同海况下该控制器的仿真结果都具有稳定的舵角输出,并可以较快地稳定在临界值附近,证明了其具有较好的鲁棒性。[结论]改进的控制器符合工程实践,对于智能船舶的控制具有较好的应用参考价值。