简单无向图中H回路搜索的避圈算法

本文提出一个在简单无向图中搜索H回路的新算法,我们称之为避圈算法。我们分析的算法对于n阶简单无向图的时间复杂性亦为O(n^2·2~n),但VAX机上的程序实现和对2000例以上的64阶图的运行表明。只要G是H图,算法就可以立即找到一条H回路。而其它算法对于同样图例在10小时的连续运行时间里未能找到一条H回路。据此,我们猜测,本算法(或其改进)的时空复杂性远比我们分析的保守结果好得多,或者至少本算法也象著名的单纯形算法那样。理论复杂性很高但实际复杂性很低,因为很少出现最坏情况。本文是[1]中结论的直接结果。

最优H回路问题的若干解法

提出最优H回路问题的两种有效的近似解法和一种准确解法．还给出有关的算法步骤．

求无向图的所有Hamilton回路快速算法

引入单源单汇线性有向k-部图,设计该结构上的删除算法、合并算法和输出算法。在此基础上给出判断无向图是否含有H回路的多项式算法和计算H回路数的多项式算法,最后给出求解无向图的所有H回路算法。该算法能比较有效地解决无向图中H回路的判定、计数和求解问题。

求有向图的所有Hamilton回路的新方法

引入了单源单汇线性有向k-部图,设计了该结构上的删除算法、合并算法和输出算法,在此基础上给出了判断有向图是否含有H回路的多项式时间算法和计算H回路数的多项式时间算法,给出了求解有向图的所有H回路算法,并通过实例验证了算法的有效性,解决了H回路的判定、计数和求解问题。

H_∞回路成形中的μ综合法

H∞控制理论中的回路成形设计和μ综合都已经是定型的设计方法.最近有文献提出一种将这两种设计方法结合起来处理弱阻尼谐振模态参数摄动的新方法.但是实际设计表明,二者的结合并没有达到预期的效果.本文分析指出,回路成形本质上是一种鲁棒稳定性设计,其H∞范数指标的逆就是系统的稳定裕度.而μ综合只是一种鲁棒性能的设计工具.μ综合与回路成形结合只是反映在稳定裕度上,而并不影响设计所允许的摄动大小.所以在回路成形设计中没有必要再加进μ综合法.文中附有算例.

挠性系统的控制设计和H_∞回路成形法

挠性系统的控制设计与具体的挠性特性是相关的,从控制角度将挠性系统划分为轴系传动机构、桁架结构和卫星太阳能帆板的薄板型结构3类.其中薄板型结构挠性系统的挠性特点明显,文中指出H∞回路成形法能有效解决薄板型结构挠性系统设计上的难点,即在幅频特性急剧下降的频段内保证系统的稳定性.一般H∞控制理论中,H∞范数是系统的性能指标.但H∞回路成形法中的H∞范数表示的则是闭环系统的稳定裕度.通过挠性系统的算例说明,H∞回路成形法并不是给定摄动范围下的设计问题,因此在鲁棒性设计这一概念上也不同于常规的H∞控制设计,有其自己的含义.

H图的充要条件和最小H回路的最优化模型

本文应用最优化方法,分别建立了无向(或有向)图是Hamilton图的充要条件、无向(或有向)赋权图最小总权Hamjlton回路等著名图论问题的整数规划模型,使上述著名难题能被借助于任一种求解整数规划的算法而得到解决。

直升机H_∞回路成形全姿态控制器设计

根据内外回路思想结合鲁棒H∞回路成形方法,设计了直升机双回路飞行控制系统。内回路主要完成直升机的全姿态控制,包括滚转角、俯仰角和偏航角的同时控制;外回路在内回路的基础上实现了速度跟踪。所设计的控制系统基本实现了直升机各通道间的解耦,且具有良好的跟踪性能和鲁棒性能。最后,按照ADS-33E标准对飞行性能进行了评估,结果表明飞行品质达到了1级水平。

H_∞回路成形直升机双回路控制系统设计

根据直升机飞行控制系统的内外回路设计概念,利用H∞回路成形方法设计了直升机双回路控制系统。首先采用H∞回路成形方法设计姿态命令/姿态保持控制器,使得直升机内回路具有良好的带宽和响应时间,且保持通道的解耦和鲁棒性;采用H∞回路成形方法构建直升机的速度回路作为外回路,实现对直升机的前飞速度和横向速度的控制,保证速度通道上具有良好的跟踪性能和鲁棒性能。并按照ADS-33E对所设计的控制系统的操纵品质做出了评价。仿真结果显示了良好的控制效果,验证了该设计方法的有效性。

基于H_∞回路成形方法的蒸汽发生器水位控制系统主控制器参数整定

针对U形管蒸汽发生器水位前馈-反馈串级三冲量控制系统的主控制器PID参数整定困难,且鲁棒性要求高的特点,给出了一种基于H∞回路成形方法的主控制器PID参数整定方案。在负荷变化情况下,对采用传统方案整定主控制器的PID参数和H∞回路成形方法整定主控制器的PID参数蒸汽发生器水位控制系统进行了对比仿真实验。仿真结果表明,采用该方法整定的控制系统具有良好的鲁棒稳定性和较好的控制性能。

水轮机调速系统的H_∞双回路鲁棒控制策略

建立了考虑水电站引水系统水锤效应的弹性水体水轮机模型,并据此构建了水轮机调速系统模型。针对水轮机调速系统具有参数不确定性、存在干扰等特点,运用H∞鲁棒控制理论,提出了水轮机调速系统H∞双回路鲁棒控制策略,以水门开度偏差为补偿信号构建了内环反馈回路,以发电机转速偏差为补偿信号构建了外环反馈回路。仿真结果验证了该控制策略的有效性,而且其时域性能指标明显优于传统比例–微分–积分(proportional integral derivative,PID)调节器控制效果。

H∞回路成形方法在航空发动机控制中应用及验证

引入了基于频域理论的H∞回路成形方法对航空发动机进行控制器设计,有效地克服了类似于LQG的传统时域方法设计过程不透明的缺陷;为了提高控制器设计效率和准确性,在设计过程中,设计了一种能自动搜寻满足要求的权函数参数的方法,同时对传统的控制结构进行了改形,改善了控制器性能;为更充分对控制器性能进行验证,在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了仿真,证实了所设计的改型后的H∞回路成形控制器在航空发动机控制上所具有的良好的性能。

一种改进的H_∞回路成形权重函数优化选取方法

在介绍和分析H∞回路成形基本设计方法的基础上,针对权重函数选取需要反复迭代、过程繁琐、所得控制器难以同时满足时域和频域性能指标等问题,提出了一种基于工程设计、辅以混沌优化理论的权重函数选取方法.与常规的权重函数选取方法相比,该方法能够减少权重函数选取时迭代的次数,保证控制器的综合性能.仿真研究表明,利用该选取方法设计控制器简单易行,且控制器的性能能够更好地满足设计要求.

H_∞回路成形半挂汽车列车鲁棒控制器设计

在路面参考坐标系下建立了半挂汽车列车模型,分析了牵引车侧向位移响应特性。将鲁棒控制理论和算法应用于半挂汽车列车干扰控制的研究。针对开环不稳情况,运用标称受控对象前后加权、规范化左互质因式分解等方法设计了H∞回路成形控制器。该控制器具有良好的鲁棒稳定性,能够稳定有干扰情况下的车辆系统,满足道路条件要求,使侧向偏移量保持在较小数值下。

基于H_∞回路成形的鲁棒PID参数整定

积分过程在工业过程控制中经常遇到,采用常规的PID参数整定方法很难得到理想的控制效果。本文采用基于H∞回路成形的鲁棒PID参数整定方法,实现对积分过程的有效控制。通过Simulink软件的仿真结果表明该方法的有效性。

蒸汽发生器水位控制器的多目标GA和静态H_∞回路成形优化设计

提出了一种基于多目标遗传算法和静态H∞回路成形综合的给定结构鲁棒控制器设计方法,采用该方法设计了低负荷下蒸汽发生器水位的比例微分串联滤波器型控制器,并进行了水位给定值阶跃变化、蒸汽流量阶跃扰动和给水压力波动下控制系统响应的仿真试验.结果表明:所设计控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能优于其他3种基于H∞回路成形的控制器设计方案;所得控制器在给定值阶跃变化、给水和流量扰动下均能保持较好的控制品质,具有良好的鲁棒性.

鲁棒PID控制器的H_∞回路成形优化设计及其在蒸汽发生器水位控制中的应用

针对H∞回路成形设计,提出了一种基于线性矩阵不等式技术的PID型权函数优化算法。结合静态H∞回路成形控制器综合,给出了一种系统的鲁棒PID迭代优化方法。基于所提方法设计了蒸汽发生器水位控制系统的PID型主控制器。仿真结果表明,所设计控制系统具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,综合控制品质优于全阶权函数优化(或本文所提PID型权函数优化)和标准控制器综合相结合的方法。

H∞回路整形在减摇水舱摇摆台中的应用

减摇水舱摇摆台是实现位置随动控制的液压伺服系统,其功能是模拟船舶运动姿态和验证减摇水舱的性能。摇摆台运动时,在横摇和横荡2个自由度上存在着相互耦合,且水舱内流体晃荡产生很大的干扰力和力矩,导致建模时参数不确定,对系统精度造成很大影响。为此建立摇摆台耦合运动模型,运用力学理论分析并进行解耦控制,求解流体产生的干扰力和力矩,引入H∞回路整形控制策略设计控制器,最后进行仿真分析和实验验证。结果表明,系统能够准确快速跟踪动态输入的横摇和横荡位移信号,实现了对干扰的估计和补偿,提高了系统的跟踪速度和鲁棒性,更为精确地验证水舱的性能。为模拟船舶运动姿态和其他领域中同类型的液压系统控制问题提供有效的解决方法。

给定结构低阶控制器的H_∞回路成形设计及在蒸汽发生器水位控制中的应用

针对标准H回路成形设计权函数选取困难、所得控制器阶次高的缺点,提出了一种给定结构低阶鲁棒控制器设计方法。该方法综合了低阶权函数优化和静态H控制器,只需设计者给出成形后被控对象奇异值上下界约束的控制点坐标,以及期望的控制器阶次和结构,便可通过基于线性矩阵不等式技术的迭代优化,得到满足预定控制性能要求且使得鲁棒稳定裕量最大化的控制器。运用所提方法设计了蒸汽发生器水位对象的二阶鲁棒控制器。在水位设定值阶跃变化、蒸汽流量阶跃扰动和运行工况点变化的情况下,进行了对比仿真试验。结果表明,所设计的控制系统取得了良好的控制性能,且鲁棒稳定性优于自抗扰控制(active disturbancerejection control,ADRC)策略或双PI控制策略设计的控制系统。

一类MIMO非线性系统的H∞回路成形控制

针对一类多输入多输出非线性系统,基于H∞回路成形控制器设计方法,提出了一种新的鲁棒控制方案。分析了实际工业控制中生产过程的复杂性,运用H∞回路成形理论设计了控制器,总结了H∞回路成形控制器的特点。最后,在MATLAB环境下对某MIMO系统进行了仿真实验,比较了各种控制方案的性能,仿真结果表明该控制方案的优越性。