统一潮流控制器的线性二次高斯控制/回路传输恢复技术设计

线性二次高斯控制/回路传输恢复技术(LQG/LTR)是一种多变量频域设计方法,它以良好的鲁棒性和解耦特性得到广泛的应用。本文基于UPFC的5阶动态模型以单机无穷大系统为例,采用LQG/LTR控制原理设计了 UPFC的LQG/LTR控制器。仿真结果表明,该控制方法具有比线性最优控制更好的动态品质,并具有干扰抑制能力,特别是对干扰信号能表示成白噪声的系统模型,从而使系统具有较好的鲁棒性和稳定性。

基于线性二次高斯控制器的空间相机高频像差校正

为补偿平台震颤、大气湍流等因素给大口径空间相机引入的高频像差,使其获得更高的成像品质,文章提出了一种基于线性二次高斯(LQG)控制器的自适应光学高频像差校正方法。该方法在经典比例积分(PI)控制器的自适应光学系统模型基础上构建了自适应光学系统的状态空间模型,以波前残差最小为目标函数设计了LQG控制器。通过数值仿真对比分析可知,相较于传统的PI控制器,基于LQG控制器的自适应光学系统能更好地补偿由于平台震颤等因素带来的如40Hz,60Hz,80Hz,100Hz和120Hz等频率的高频像差扰动。

基于微型编码器的电机LQG控制器设计方法

针对航空航天领域对电机伺服控制系统高精度和小体积的需求,提出并实现了一种基于微型编码器的电机伺服跟踪系统线性二次高斯控制器设计方法。分析了实际电机系统结构和编码器的典型误差并建立系统的噪声状态方程;设计了平稳卡尔曼滤波器,可以实现角位置、角速率和角加速度的最优估计;根据总体指标完成了线性二次高斯控制器设计并在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型并对其控制效果进行了预测;模拟实际工作环境搭建了实验测试系统对其跟踪性能进行了实测评估。仿真和实验结果表明:结合卡尔曼滤波的电机线性二次高斯控制器不但具有良好的跟踪性能,带宽可达24Hz,还能够有效地抑制噪声影响。

基于LMI的鲁棒PID控制器设计及工业应用

针对工业广泛应用的PID控制器,提出一种PID控制器性能评价及鲁棒参数优化的设计方法,该方法将PID控制器性能评价与鲁棒参数整定问题转化为线性矩阵不等式(LMI)凸优化问题进行求解,并利用所提方法开发了工业应用注册软件。

基于LQG基准的怠速控制系统PID控制器性能评价

采用线性二次高斯(LQG)基准评价发动机怠速控制回路的性能,在控制回路中不含可测干扰和含有可测干扰两种情况下提出LQG基准的算法。通过脉冲响应矩阵求解得到了最优LQG控制律和不同加权因子下的最优输入输出方差,从而得到性能限制曲线和输入输出方差性能指标。针对四组发动机怠速系统PID控制器,应用LQG基准进行了性能评价分析,给出了最优控制器。

采用AHP-KCA的主动悬架LQG控制器设计

为提高汽车用户的乘坐舒适性,进行基于层次分析法(AHP)和K均值聚类算法(KCA)的主动悬架控制研究.首先建立2自由度主动悬架模型,设计以悬架性能指标为目标函数的线性二次高斯(LQG)控制器;然后,利用AHP求得一组性能指标权值,并根据这组权值在MATLAB软件中得到225组新的权值;最后,在MATLAB/Simulink软件中进行主、被动悬架性能的仿真,通过KCA对权值分类分级.仿真结果表明:与被动悬架相比,采用AHP-KCA结合算法得到的主动悬架性能有所提高,尤其是车辆乘坐舒适性;与仅利用AHP相比,AHP-KCA结合算法进一步提升车辆悬架的性能,证明了其优越性.

基于NLQG的分批补料发酵过程预测控制方法

发酵过程具有高度非线性、时滞性和不确定性等特征,直接影响着发酵过程的有效调控。提出了一种基于非线性二次高斯(NLQG)的分批补料发酵过程预测控制方法。该方法由扩展Kalman滤波器(EKF)和NLQR串联构成,EKF给出被控变量的最优状态估计,NLQR获得被控变量的实时状态反馈,以实现分批补料发酵过程的动态预测控制。在LabVIEW软件平台中,利用ActiveX控件调用MATLAB环境下编译生成的COM组件设计了NLQG控制器,并用于青霉素分批补料发酵过程溶氧浓度的预测控制。实验结果表明,所提出的分批补料发酵过程预测控制方法对于被控变量的设定值变化有良好的跟踪效果,在不同的噪声环境下均能获得较高的控制精度,具有较强的鲁棒性。

压电液压快速工具伺服系统控制方法的研究

研究基于压电液压快速工具伺服系统的控制方法。以具有积分作用的线性二次高斯控制器(LQGi)作为内环控制器。采用高增益反馈(重复控制)相结合的方法来跟踪谐波分量和前馈迭代学习控制(ILC)相结合的方法去实现对重复非谐波分量的跟踪。通过仿真验证了此方案的可行性与有效性,达到了伺服系统充分发挥其响应快、精度高的目的。

基于卡尔曼滤波的导弹姿态最优控制法

使用卡尔曼滤波器来估计系统过程状态,噪声测量值馈通至线性二次高斯控制器以实现导弹攻角的控制。该方法的控制器负责处理系统中不需要的噪声,确保跟踪误差收敛为零。通过仿真证实了控制器的有效性。

欠驱动两自由度机械臂LQG/LTR控制

针对欠驱动机械臂系统的快速稳定控制中存在着的系统过程噪声和传感器观测噪声的干扰问题,设计了具有回路传输恢复的线性二次高斯(linear quadratic Gaussian control with loop transfer recovery, LQG/LTR)控制器。该控制器由卡尔曼滤波器和最优状态反馈增益调节器两部分组成,并进一步使用了回路传输恢复技术提高了控制系统稳定裕度。仿真试验表明:LQG/LTR控制方法相比于线性二次型调节器控制方法具有更加出色的动态品质,能很好地抑制噪声造成的系统不稳定问题,使得机械臂快速稳定在期望位置,具备良好的稳定性和鲁棒性。

基于MATLAB/Simulink的半主动悬架仿真分析

采用四自由度半车数学模型,根据运动学定律,对模型受力进行分析,列出状态方程;根据已建立的模型和所列方程确定加权矩阵,采用最优控制策略设计控制器;利用MATLAB软件搭建模块,调整加权系数,将车身垂直加速度、俯仰角加速度、悬架动行程及轮胎动载荷4个目标控制在有效范围内;通过半主动悬架时域内仿真分析,并与被动悬架对比,得出具有控制器的半主动悬架在一定程度上改善了悬架系统的工作性能,验证了控制器设计的有效性。