黄金分割控制的收敛性和稳定性研究

研究了基于特征模型的黄金分割控制律的稳定性和收敛性问题。针对特征模型,首先选取一组广义最小方差控制目标函数中的多项式,求出在该组目标函数下的广义最小方差控制律。通过对比可知该控制律与基于特征模型的黄金分割控制律相同。进而基于广义最小方差控制的稳定性和收敛性结果给出了基于特征模型的黄金分割控制律的闭环控制性质,并且在理论上给出黄金分割控制参数λ的物理意义以及选取的理论依据,为其在工程上的应用进一步奠定了理论基础。

基于特征模型的NCSs灰预测黄金分割控制器设计

针对网络控制系统,提出了一种基于特征模型的灰预测黄金分割控制器。首先,通过建立被控对象的二阶特征模型,以设计系统黄金分割控制器,并在反馈通道引入自适应灰预测器,根据控制系统实际输出误差值,自适应调整预测步长以提高系统控制性能;其次,详细推导了整个闭环系统的数学模型,并利用李雅普诺夫理论,推导出系统的稳定性条件,从而为网络环境下的系统控制提供了一种新思路;最后,通过仿真验证了本文所提方法的有效性与可行性。

输入延迟未知的二阶对象的黄金分割控制

研究输入延迟未知对象特征模型的控制问题.采用闭环系统直接求根方法,结果表明:最小方差控制对未知输入延迟不具有鲁棒性,原型黄金分割控制能应对较小的未知输入延迟变化,λ型黄金分割控制能应对较大的未知输入延迟的变化.针对稳定、临界稳定、不稳定以及双积分特征模型,在未知的输入延迟条件下,进一步研究了原型和λ型黄金分割控制器对未知输入延迟的稳定性和性能鲁棒性.对稳定的被控对象,λ型黄金分割控制器,可应对很大的未知输入延迟,且闭环性能基本不变;对非稳定对象的特征模型,λ型黄金分割控制器,可提高应对未知输入延迟的稳定能力,通过优选λ,可优化闭环性能.

二阶离散线性对象黄金分割控制器抗饱和设计

针对存在输入饱和的二阶离散线性系统,将黄金分割控制方法和基于LMI抗饱和设计方法相结合,采用黄金分割控制器设计标称控制器,进而进行抗饱和设计,求解相应的抗饱和补偿器,保证了整个闭环系统的稳定性.数值仿真验证了黄金分割控制器在抗饱和设计中,对参数的鲁棒性和较好的控制特性.

基于扰动和模型误差补偿的黄金分割自适应控制

针对刚柔耦合系统模型阶次较高和模型建立过程较为复杂的问题,采用特征建模理论来简化建模过程。在特征模型基础上,引入一种由黄金分割控制器、逻辑积分控制器和逻辑微分控制器组成的组合控制器,并且针对组合控制器参数调节较难的问题,应用广义最小方差知识对黄金分割自适应控制器参数进行优化,从而有效简化调参过程。考虑系统扰动和特征建模误差,设计一个扩张状态观测器对其进行估计并进行相应补偿。最终,实验表明该方法能够实现角度的快速跟踪,同时能够快速抑制柔性梁的振动。

永磁同步电机非线性黄金分割自适应转速控制

针对永磁同步电机系统复杂设计高精确度的控制器比较困难的问题,采用id=0的矢量控制策略,基于永磁同步电机的特征模型,设计一个以非线性黄金分割自适应控制为主的控制方案。通过安排过渡过程和特征模型参数的在线辨识实现了该控制方案下控制器参数的在线自适应调节。实验结果表明该控制方案不仅能够实现永磁同步电机较高精确度的转速控制,与一阶自抗扰控制、增广状态反馈控制和传统的PI控制相比,具有更加优越的暂态和稳态性能。

一类离散非线性系统反步递推黄金分割自适应控制

针对一类含参数不确定的离散时间严反馈非线性系统,提出了反步递推(Backstepping)算法与黄金分割原理相结合的新型控制策略。采用反步递推控制方法处理前n-2阶子系统,利用其结果重构余下的二阶非线性子过程,再通过黄金分割自适应算法对二阶子过程进行控制。该策略一方面解决了单纯反步递推算法在过渡阶段参数失配时,控制量剧烈波动的问题;另一方面减少了反步递推算法的计算量。给出了闭环系统有界稳定性的证明,并通过仿真实例验证了该反步递推黄金分割自适应控制方法的有效性和优越性。

使用黄金分割法的管道压力系统自适应控制（英文）

压力是工业过程控制常用参数,为了探索黄金分割自适应控制在工业过程控制中的应用技术,本文将其应用于水流管道的压力控制.利用控制实验平台,搭建了以变频调速驱动水泵的压力控制实验系统.阐述了特征建模与黄金分割自适应控制对该系统的适用性和稳定性,并通过分析确定了特征模型类型和控制算法.考虑到时延的影响,采用数字外推预测算法对管道压力误差进行处理.对控制方案进行了仿真分析,完成了与黄金分割自适应控制相关的管道压力控制实验.实验结果表明,黄金分割自适应控制能够实现管道压力的高精度控制,现场调试简单,该控制方案的优越性得到了验证.

非线性黄金分割自适应控制

针对参数未知、高阶定常线性系统和一类复杂的非线性系统 ,为设计低阶控制器 ,并能满足不同系统的过渡过程要求 ,在线性黄金分割自适应控制方法的基础上 ,本文提出了一种新的非线性黄金分割自适应控制方法。文章首先简单介绍了被控对象的特征模型 ,接着重点介绍了这种控制方法的设计原理和特点。当系统能用二阶慢时变差分方程形式的简化特征模型描述时 ,可以证明由非线性黄金分割自适应控制器组成的闭环系统是稳定的。

基于特征模型的高速列车黄金分割自适应控制

针对高速列车传统建模方法中模型参数时变、非线性、计算复杂等问题,提出了基于特征模型的高速列车黄金分割智能自适应控制方法。特征建模可以克服列车在传统建模过程中遇到的难题,将模型简化,降低模型的复杂度。利用特征建模方法,根据一般动力学模型推导建立特征模型,并采用梯度辨识算法对模型参数进行在线辨识。设计全系数黄金分割自适应控制器、PID控制器、迭代控制器,分别对列车位移、速度进行误差跟踪控制。在控制器的设计中又考虑了列车节能、乘坐舒适性等问题,并进行对比分析。仿真结果表明,黄金分割自适应控制器的控制效果更优于PID控制器和迭代控制器,也说明了特征建模方法和黄金分割自适应控制方法在列车速度、位移跟踪控制中的有效性。

基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制

针对高速列车运行过程中因不确定运行阻力和模型误差等因素产生的系统误差,提出了新的基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制策略,实现了其对给定目标速度曲线的渐近跟踪。首先通过动力学分析,基于特征建模方法和参数辨识,建立了存在系统误差的高速列车特征模型;其次,利用扩张状态观测器对系统误差的估计能力,设计了基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制器,并结合广义最小方差方法对控制器参数进行了优化,使其在存在系统误差时仍能实现对给定速度曲线的渐近跟踪。该控制策略能够有效处理系统误差带来的不确定性,提高控制精度,从而保障高速列车的安全可靠运行。为了验证本文所提方法的有效性,以CRH380A型高速列车为被控对象进行仿真实验。仿真结果表明设计的补偿控制方法在列车存在未知系统误差的情况下仍能保证理想的控制性能。

捷联式陀螺仪再平衡回路数字控制研究

针对模拟式再平衡回路在数字量输出和应用现代控制技术方面存在缺陷,提出了一种捷联式陀螺仪数字化再平衡回路的设计与实现方式.首先介绍捷联式陀螺仪再平衡回路的三种实现方式,提出设计与实现再平衡回路的方法;其次对整个回路建立数学模型,针对数字再平衡普遍存在的量化误差问题,采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法设计回路控制器;最后对整个回路进行仿真,验证数字式再平衡回路性能.仿真结果证实提出的回路实现方式能有效地提高捷联式陀螺仪的性能.

交会对接轨道控制的高精度平稳过渡过程设计

在交会对接轨道控制任务的停靠阶段,系统需要进行平滑无超调、鲁棒性好、节约燃料的控制,为此,在轨道控制中引入过渡过程,设计了基于过渡过程的空间交会轨道控制器。在系统的初始坐标和目标坐标之间,将最终目标细化分级为逐步到达的平滑的S型曲线形式,设计了3种不同的基于过渡过程的空间交会轨道控制器。仿真实验表明所提出的过渡过程可以使系统以高精度平稳的方式完成轨道控制任务,使简单的控制器也可完成控制任务。

多变量全系数自适应控制系统稳定性的研究

研究了多变量全系数自适应控制系统的稳定性 ,重点研究了多变量黄金分割反馈控制系统的稳定性问题 .论文从线性时变离散系统的李雅普诺夫稳定性分析方法入手 ,研究了两输入两输出黄金分割反馈控制系统的稳定性 ,给出了系统渐近稳定情况下对各回路时变参数变化速度的约束条件 ,以及对耦合状态变量的约束条件 .

基于特征模型的高超声速飞行器姿态控制器与自适应滤波算法的设计

提出一种基于特征模型的强跟踪无迹卡尔曼滤波(CSUKF)算法对状态和参数进行联合估计,利用特征模型参数构造时变的二阶状态转移阵,使滤波和辨识模型简化;结合强跟踪滤波(STF)的强跟踪能力和无迹卡尔曼滤波的(UKF)的非线性高逼近性对含测量噪声的高超声速飞行器系统进行参数辨识和滤波,并将其与非线性黄金分割自适应控制律相结合,对高超声速飞行器进行姿态控制.最后,将提出的CSUKF与基于特征模型的无迹卡尔曼滤波(CUKF)和基于特征模型的普通扩展卡尔曼滤波算法(CEKF)进行比较,仿真结果说明CSUKF与非线性黄金分割自适应控制律相结合可以有效改善控制的平稳性,且具有更好的滤波精度和系统输出,从而能更好地处理含测量噪声情况下的高超声速飞行器的辨识与控制问题.

特征模型方法在中继星天线指向控制中的应用

主要研究基于特征模型的自适应控制方法在中继星天线指向跟踪控制中的应用。利用由Newton-Euler方法建立的挠性多体卫星的混合坐标方程动力学简化模型进行数学仿真,分别采用基于特征模型的自适应控制方法和经典PID方法进行卫星本体姿态和天线指向跟踪控制,并比较两种控制方法的控制稳定性和控制精度,仿真结果表明用特征模型自适应控制方法设计的控制器能满足系统性能要求,并具有很强的鲁棒性和抗干扰性。

基于特征模型的火箭发动机伺服控制系统设计

以新型大推力火箭发动机为研究对象,提出了基于特征模型的伺服系统控制器设计方法。首先,介绍了特征建模理论并讨论了特征模型参数范围;其次,采用人工蜂群算法实时估计火箭发动机伺服系统特征模型参数,使其满足特征模型输出与实际系统输出特性等价条件;最后,使用黄金分割自适应控制律保证系统在参数估计过程中的闭环稳定性,同时引入前馈跟踪控制律,逻辑积分控制律和逻辑微分控制律使伺服控制系统快速、精确跟踪线位移指令并改善动态性能。仿真结果表明,设计的火箭发动机伺服控制系统指令跟踪精度高,动态特性良好,鲁棒性强。

吸气式高超声速飞行器特征模型自适应控制

针对吸气式高超声速飞行器纵向刚体动力学的跟踪控制问题,给出了基于特征模型的自适应控制方案。通过选取攻角作为额外的输出,给出了这类系统的特征建模方法,其中,系统被分为速度子系统和高度子系统。针对速度子系统,建立了一阶特征模型;针对高度子系统,建立了二阶多输入多输出特征模型。基于所得到的特征模型,本文设计了全系数自适应控制律,不仅实现了速度跟踪和高度跟踪,也实现了攻角跟踪。数值仿真验证了该方法的有效性。

永磁同步电机的黄金分割自适应控制研究

针对永磁同步电机是一个多变量、强耦合、时变的非线性复杂系统,为达到较高精度的控制需求寻求其适当有效的控制方法。为了简化永磁同步电机的建模过程,文章采用的矢量控制策略,建立了永磁同步电机的特征模型,其模型结构简单且精度较高,能够准确描述永磁同步电机的动态特性。在特征模型基础上,提出一种以黄金分割自适应控制器为主的控制方案。通过仿真实验整定了控制器中的可调参数同时也验证了所提方案的可行性。实际平台实验,对控制参数进行微调,使系统控制达到最佳效果,从而说明了本文所提方案的有效性;而实际与仿真结果的相近表明仿真平台搭建的合理性。

带有可伸缩挠性附件航天器的姿态控制

根据特征模型的参数推算了系统实时的转动惯量,设计了基于转动惯量的黄金分割自适应控制器和逻辑微分控制器,将这两种控制器相结合对带有可伸缩挠性附件的刚体进行姿态控制,仿真结果与基于确知系统模型所设计的变系数PD控制器相比较,表明了该自适应方法控制一类时变系统的有效性。基于特征模型的自适应方法不需要知道系统具体的模型,具有很强的鲁棒性能,因此这种方法具有很重要的实际应用价值。