基于Routh判据+主导极点法在高阶系统中的稳定性研究

构建了全向机器人在斜坡上运动的受力模型,计算出模型系统函数,分析了载重、坡度θ、惯性等干扰对系统的影响,提出采用Routh判据为该高阶系统稳定条件,用根轨迹主导极点法获得相似2阶系统,观测系统性能指标,获得最优解方案。仿真验证说明,载重K=3.25kg时,全向机器人在斜坡运动系统自校正效果较好,表明采用Routh判据+主导极点法研究高阶系统的稳定性可行有效,为后续研究变值θ扰动下更高阶系统校正提供了一定参考。

基于代理模型的不对称极永磁电机优化设计

针对不对称磁极V型内置式永磁同步电机进行有限元优化耗时长的问题,提出了基于BP神经网络代理模型的优化算法。基于有限元模型对采样点进行性能计算,构建样本数据库,将转子相关结构参数作为优化变量,以高平均转矩和低转矩波动为优化目标。基于样本数据使用BP神经网络得到代理模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行了结构优化。结果表明,优化后的结构参数具有较高的精确度,采样过程比直接基于有限元优化减少了90.7%的有限元模型调用次数。

三相并网逆变器的分数阶PCI控制技术

针对比例谐振和比例复数积分控制器都存在谐振项带宽偏低的问题,提出一种更具普遍形式的分数阶比例复数积分控制器。首先,论证比例积分、比例谐振和比例复数积分等控制器均是分数阶比例复数积分的特殊形式,给出分数阶比例复数积分的谐振项带宽与阶次的关系,并合理选取控制器阶次;其次,构建三相并网逆变器在分数阶比例复数积分控制下的数学模型,证明系统的输出不存在稳态误差,并利用开环截止频率和主导极点确定相关参数;最后,进行对比仿真测试,结果验证了所提控制算法的有效性和优越性。

基于多主导极点法的时滞积分系统PID控制器设计

伺服与扰动抑制是时滞积分系统最基本的控制问题,对其进行控制难度较大。文中提出一种基于直接综合法和多主导极点配置法的微分先行PID(Proportional-Integral-Derivative)整定方法,这种方法通过比较串联滤波器与时滞积分被控对象组成的特征方程与实际期望的特征方程的系数,将三阶主导极点置于-1/λ处,并将二阶非主导极点置于-5/λ处(λ为调整参数),从而获得期望的特征方程。以实现期望的鲁棒性方式获得设计的控制器参数,通过选择不同的调优参数获取相应的Ms(Maximum sensitivity)值,在参数具有标称性的限定条件下拟合出关于Ms和调优参数的关系曲线,给出整定规则的解析形式。PIPTD(Pure Integral Plus Time Delay system)、DIPTD(Double Integral Plus Time Delay system)和FOPTDI(First-Order Plus Time Delay Integral System)系统的仿真结果表明,IAE(Integral Absolute Error)指标平均可降低35.79%,TV(Total Variation)指标平均可降低18.97%。

开关磁阻电机定子两侧极靴和转子两侧开槽的优化

针对开关磁阻电机表现出较高的转矩脉动和较大的振动幅度,提出一种改进的开关磁阻电机结构,即在定子两侧添加极靴和转子两侧开槽。在定子两侧添加极靴,提高电机的最小电感,来增大换相区间的最小转矩,以降低电机的转矩脉动;在转子两侧开槽,改变气隙磁密的方向,增大气隙磁密的切向分量、减小气隙磁密的径向分量,通过减小径向力的波高,进而减小电机的噪声。对于极靴参数和开槽参数最优值的确定,通过改进的非支配遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithms-II,NSGA-Ⅱ)将控制参数(开通角和关断角)与结构参数(极靴参数和开槽参数)进行协同优化。通过仿真和实验证明,优化后的电机模型相较于初始模型,电机的平均转矩得到提高、转矩脉动得到降低,且电机的振动得到了减小。

微型天线伺服系统保主导极点配置控制器设计

给出了一种微型天线伺服系统保主导极点配置PID控制器设计方法。首先,针对伺服系统的动态方框图模型,将其划分为电流环、速度环和位置环3个设计环节。然后,通过引入前置滤波器,根据主导极点配置PID控制器设计方法,设计了每个环节的控制器参数,使之满足期望的性能指标要求。仿真结果表明,所设计的伺服控制器能够保证系统对给定位置信号具有良好的跟踪能力,对负载扰动和模型不确定性具有良好的鲁棒性,满足对高性能微型天线伺服系统的控制要求。

永磁同步电机速度伺服系统的分数阶内模控制

针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)速度伺服系统,提出了一种分数阶(Fractional order,FO)内模控制器设计方法。建立了PMSM速度伺服系统的简化数学模型,根据内模控制(Internal model control,IMC)原理,引入分数阶滤波器替代整数阶滤波器,推导出了一种分数阶内模控制器,该控制器仅包含两个可调参数,有效克服了分数阶PIλDμ控制器待整定参数较多的缺陷,并基于系统时域性能指标选择主导极点,给出了控制器参数的解析整定方法,避免了参数选择的盲目性。仿真结果表明,所提方法不仅可以使PMSM速度伺服系统具有较好的设定值跟踪和扰动抑制特性,而且对于系统参数摄动具有更好的鲁棒性。

SSB滚转通道改进型主导极点配置控制系统设计

针对参数大范围变化且具有耦合作用和外部干扰的SSB滚转通道姿态控制问题,给出一种SSB滚转通道改进型主导极点配置控制系统设计方法。首先,通过增加前置滤波器,给出一种改进型主导极点配置PID控制器设计方法,实现精确主导极点配置。其次,采用系数冻结线性化方法,在SSB飞行包线中选取若干具有代表性的特征点构建局部子系统。应用给出的主导极点配置PID控制器设计方法,分别设计局部子前置滤波器和子PID控制器。最后采用一种平滑变增益方法,设计出全局时变前置滤波器和PID控制器。真实SSB模型数值仿真结果表明,所设计的SSB滚转通道系统性能满足预期要求,所给出的方法是有效的。

水位调节模式下水轮机调节系统调节参数最优配置

本文在建立水位调节模式下的水轮机调节系统数学模型的基础上 ,采用基于最优状态调节器的综合主导极点配置方法 ,对水轮机调节系统在该模式下的极点进行最优配置 ,得出了调节对象与调节参数之间的最优函数关系。利用正交试验法 ,得出了研究对象在水位扰动工况下的调节参数的最优整定公式。仿真表明 ,利用该公式配置调节参数 。

论节点走廊模式对我国城镇体系规划的适用性

通过对我国20多年城市体系发展特点的分析,认为由于耕地供应的约束,我国人口分布和城镇体系延伸的地理空间已经基本定型。历史与地理因素、国家与地方政治经济文化中心的建设、以及我国与世界贸易枢纽的形成和全球化,使得当前的重要城市已经对我国城镇体系的空间格局发展起着控制性作用,从而得出我国城市化过程中的城镇体系发育具有从上而下的特征的结论。采用中心地方论的模式分析了从上而下的城镇体系的特点,认为采用节点和走廊发展模式建立的城镇体系偏向于建立数目较多的较大规模的城市,具有较大的城市密度,同时具有节约交通线投入和城镇之间居民交通距离的特点,与我国人口密度大的特点也相一致,可以获取到城市规模经济之效果。

一种基于主导极点和相角裕度的PID参数整定方法

提出一种基于主导极点和相角裕度二性能指标的简单有效的PID参数整定方法。在将诸如调整时间、超调量等时域性能指标转化成一对主导极点之后,采用主导极点配置方法,并与相角裕度相结合,来整定PID参数。为了获得能同时满足时域性能指标和相角裕度性能指标的被控对象准确的转折角频率,采用了一种简单易行的图解方法。该方法巧妙地将求解一组耦合非线性方程的问题转化为寻找采用受控对象频率响应信息来绘制的两条曲线的交点问题。本PID参数整定方法与受控对象的阶次、时滞大小和振荡性质无关,因此适用范围比较广泛。

对PID控制器参数整定中T_I=4T_D的解释

在一些PID控制器参数设置中,通常做如下假设:TI=δTD(默认值δ=4),从而使参数整定变得简单有效。但并没有文献对此做出明确解释。本文在对上述假设做出明确解释的同时,给出一种简单的PID控制器设计构架,得到TI=4TD。这一关系式在齐格勒-尼科尔斯(ZN)整定方法中首次出现并且至今仍在广泛采用。本设计构架还给出了解析的性能优于ZN法的PID参数整定公式。仿真实例揭示了这一设计构架的有效性。

一种飞机俯仰角二自由度PID控制算法

飞机俯仰角是飞机纵向运动中最基本的控制模态,实现对其控制难度较大。针对飞行器俯仰角增量和舵面偏移量构成的四阶系统简化后的一阶积分延时系统,文中提出了一种二自由度PID控制算法。该算法基于多主导极点配置法与直接综合法,将设定点滤波器与控制器分开设计,并以解析式的形式给出整定律。通过算法仿真验证可知,文中提到的方法能较好地应用于飞行器俯仰角的四阶系统,并且具有优良的扰动抑制性能以及更好的伺服性能和鲁棒性。

基于根轨迹校正法的倒立摆控制系统设计

针对倒立摆系统的稳定控制问题,提出了一种根轨迹校正方案。建立控制对象的数学模型,运用经典控制理论的根轨迹校正法完成控制系统的设计,在Matlab环境下对控制系统进行了仿真实验,并对该方案的要点进行了归纳性总结。仿真结果表明,该方法不仅成功实现了系统的稳定控制,也满足了期望的性能指标,从而充分证明了方案的正确性与有效性。

避免敏感器及执行器饱和的特征轴机动控制

针对刚体卫星转速和控制力矩受限的情况,提出了避免敏感器及执行器饱和的大角度特征轴机动控制律,并用李雅普诺夫稳定性理论证明其稳定性。控制律以修正罗德里格参数表征姿态,采用特征轴机动作为拟最小时间机动策略,通过姿态误差的切换阈值将机动过程分为两个阶段。给出了控制参数的整定方法和选择范围。最后进行了控制律算法的数值仿真,仿真结果表明控制律能够在卫星进行大角度姿态机动过程中有效地避免敏感器及执行器饱和。

高阶控制系统降阶处理中的增益变化研究

我们在分析和设计高阶控制系统时,常常需要根据主导极点对系统进行降阶处理。本文举例分析了高阶控制系统在恒根轨迹增益和恒开环增益条件下的不同降阶结果,并在Matlab环境下对比研究了降阶前后系统的单位阶跃响应。结果表明:在对高阶系统降阶处理过程中,根轨迹增益会发生相应变化,欲使系统降阶前后具有满意的暂态和稳定性能,降阶时应将系统传递函数统一整理成时间常数形式。

基于闭环系统动态特征的自整定PI控制器

为了满足时变对象自适应控制的需要,根据闭环系统主导极点的原理,提出了能够表示不同类型闭环系统的三阶标准化闭环模型.利用标准化模型在线辨识闭环系统,并从中提取3个能够表征闭环系统动态性能的特征量;然后利用神经网络建立闭环系统特征与对象参数变化率之间的关系.通过将控制器与对象的参数集结,根据对象参数变化率来整定PI控制器.在不同条件下的仿真说明所提方法的有效性和鲁棒性.

分布式内模控制系统中的参数整定策略

基于内模理论设计的分布式控制系统,提出一种参数定量整定策略.该整定策略依据给出的解析方法计算控制参数的调节范围,使系统满足鲁棒稳定性要求;在此调节范围内,通过参数估计算法和主导极点调节方法,进一步优化控制参数,使系统的输出性能达到工程要求的时域指标量.由于所提出的整定策略考虑了多变量系统中的耦合作用,故可达到同时优化所有控制参数的目的.仿真结果验证了所提出的整定策略是有效的.

基于极点分布和协方差匹配的随机系统模型降阶方法

文中提出了一种基于极点分布和输出协方差匹配的随机系统模型降阶方法。仿真验证了方法的有效性。

论经济辐射与近代江苏经济发展

近代上海的经济辐射对江苏经济的发展产生了重要影响,而近代江苏南北在接受经济辐射方面存在的差异也直接导致了苏南与苏北经济发展的巨大差异。苏南拥有主导产业和经济功能较强的较大城市构成的接收极,因此接受辐射能力较强,从而促进了经济发展;苏北则既无主导产业,也无较大城市,难以有效地接受辐射,从而导致了经济的滞后。