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。

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。

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。

船舶减摇鳍闭环成形滤波L2增益鲁棒控制

针对船舶横摇运动存在不确定参数摄动,模型误差和海浪强外界干扰等问题,提出了一种基于闭环成形滤波方法的船舶减摇鳍L 2增益鲁棒控制器设计方案。通过闭环成形滤波器的引入对系统模型的不确定参数摄动进行有效补偿控制。同时外界干扰也通过L 2增益鲁棒控制器设计方法进行了抑制,Lyapunov函数的引入更是在整个控制器设计过程中保证了控制器设计的稳定性。最后通过对育鲲轮在规则波与多向不规则波下的仿真对比实验结果表明:该减摇鳍控制方案具有结构简单,参数物理明确,易于实现,鲁棒性强和控制性能良好等优点,可在充分考虑系统鲁棒性和控制性能的条件下简化船舶减摇鳍控制器设计方案和控制器结构。

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。

无人船航向闭环成形滤波L2增益鲁棒控制

将闭环成形滤波方法引入到L2增益鲁棒控制器设计策略中并对规划控制策略下的无人船航向系统进行控制器设计,借鉴了现代控制理论中的L2增益鲁棒控制理论和Lyapunov设计方法严谨性特点,并利用经典频域控制理论中的闭环成形滤波的概念,将时域控制器设计与频域控制器设计策略相融合,从实际应用角度出发,完成了规划控制策略下的无人船航向器的设计。最后在仿真实验中,采用所提出的控制器设计策略分别和几种常见实用的控制器在多向不规则波条件下进行仿真对比,证明了所提出的航向控制器具有结构简捷高效,控制参数物理意义明确,综合控制性能好的优势。

基于H_∞回路成形法的VSC-HVDC附加鲁棒阻尼控制器设计

针对包含柔性直流(VSC-HVDC)的交直流输电系统中存在的低频振荡问题,提出一种基于H_∞回路成形法的方法设计附加鲁棒阻尼控制器。首先采用最小二乘-旋转不变方法(TLS-ESPRIT)辨识出系统的降阶模型和振荡模态,然后针对该模型应用H∞回路成形法及规范互质分解技术进行了鲁棒阻尼控制器设计。最后在PSCAD/EMTDC中搭建包含柔性直流的交直流四机两区域输电系统。仿真结果表明,基于H_∞回路成形法的VSC-HVDC鲁棒阻尼控制器在不同扰动下对系统低频振荡具有良好的抑制效果,鲁棒性较强,且控制器采用输出反馈,便于工程实践。

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。

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。

基于改进开环增益成形的连续搅拌釜反应器控制

为多变量非线性过程控制对象的控制提出了一种改进的开环增益成形方法.该方法从工程实际出发,基于对闭环系统的开环传递函数L=GC的Bode图进行分析,由系统的开环传递函数,直接构造出鲁棒控制器.由于灵敏度函数S=(1+GC)-1和补灵敏度函数T=(1+GC)GC具有相关性S+T=I,因此,S的形状确定了,T的形状也就确定了.这样不仅避免了计算的复杂,而且也能够确保设计出的控制器具有良好的鲁棒性能和鲁棒稳定性.以过程工业中相当常见的一个化学反应系统连续搅拌釜反应器(CSTR)作为研究对象,通过MATLAB仿真验证了所提出的设计具有较好的控制效果.

基于H∞回路成形的变循环发动机多变量控制

为了进一步提升变循环发动机的性能,针对3输入3输出变循环发动机模型,利用相对增益矩阵(RGA)分析了发动机内部的耦合性;采用基于目标函数的2自由度H∞回路成形法设计了多变量控制器,并与传统单变量PI方法做了对比。仿真结果表明:多变量控制系统具有良好的扰动抑制能力和跟踪性能,且能够顺利实现模态转换;与单变量方法相比,在同等的穿越频率及相位裕度约束下,n1回路阶跃响应的超调量减小了95.3%、调节时间缩短了51.5%;πe回路的最大偏移量减小了89.69%、调节时间缩短了27.4%。表明多变量方法可以对变循环发动机进行有效控制且在跟踪控制过程中的性能更优,可以显著提升变循环发动机的性能。

H_∞鲁棒控制理论发展的十年回顾

回顾了状态空间Ｈ∞鲁棒控制理论十年的发展历史。首先介绍了Ｈ∞鲁棒控制理论的概念及实质，然后将其发展过程划分为４个阶段，给出了国际著名学者的重要成果年代文献表，并归纳出Ｈ∞鲁棒控制理论的特点，简介了小增益理论、回路成形及μ分析的主要内容。

板料激光弯曲成形技术的研究现状及展望

综述了近年来国内外对激光弯曲成形技术的研究现状,概述了激光工艺参数、板料几何参数及材料性能等因素对弯曲成形的影响,分析了扫描轨迹对成形结果的影响以及激光成形闭环控制系统的应用,并对板料激光弯曲成形的应用和发展前景作了展望。

船舶航向非线性系统的H_∞鲁棒控制与仿真

针对船舶航向非线性控制系统的数学模型,在考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下,基于状态反馈线性化方法,采用闭环增益成形算法设计出了船舶航向鲁棒控制器。利用Matlab/Simulink工具箱进行仿真,结果表明,所设计的鲁棒控制器与采用极点配置法设计的鲁棒镇定控制器相比,具有较好的控制性能,对风浪干扰也具有很强的鲁棒性。