时滞系统的非脆弱广义H_2控制

针对状态反馈控制器所具有的加性和乘性摄动不确定性,设计无记忆的状态反馈控制器,使得对于所允许的不确定性,对应的闭环系统是稳定的,同时具有指定的广义H2性能指标.以线性矩阵不等式的形式,给出了时滞系统存在非脆弱广义H2控制器的充分条件.当对应的线性矩阵不等式可解时,系统的非脆弱广义控制器可以通过凸优化求解而得到.所得到的结果可以拓展得到不确定的时滞系统的控制器.

离散广义系统的H_2与H_∞控制

利用矩阵不等式的方法和广义Liapunov函数,首先研究了离散广义系统的H∞状态反馈控制问题,得出判定一类离散广义系统的正则、因果、稳定性问题和H∞范数有界的一个充分必要条件,同时给出一个容许的闭环系统状态反馈控制器.其次,研究了一类不确定离散广义系统的H2性能指标问题,当容许的不确定参数范数有界时,得出判定不确定离散广义系统正则、因果、稳定且满足H2性能指标的充分条件.

改进Smith预估控制器的解析设计

针对化工过程常见的积分和不稳定时滞对象,基于改进的史密斯预测控制提出了两自由度控制方案。首先根据鲁棒控制理论H2最优性能指标设计设定值跟踪控制器,然后在分析稳定性和抗扰性的基础上设计了扰动抑制控制器,设定值跟踪控制器和扰动抑制控制器可通过性能参数独立调节和优化。同时针对存在的乘性不确定性过程分析了系统的鲁棒稳定性。最后通过仿真实例验证了该控制方案的有效性。

具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞系统鲁棒预测控制

针对具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞离散系统,提出一种混合H 2/H∞指标的鲁棒模型预测控制方法。首先,用凸组合方法对执行器饱和特性进行变换,很大程度上降低了处理执行器饱和特性的复杂度,并且构造了依赖时变时滞上下界的Lyapunov-Krasovskii泛函。其次,通过Lyapunov稳定性理论,研究了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制在范数有界意义下的扰动抑制问题,得到了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制器存在的充分条件。最后,进行仿真对比,结果表明提出的方法具有很强的鲁棒性和良好的应用价值。

双输入输出时滞过程解耦控制的解析设计

针对化工生产中常见的双输入输出时滞过程,基于标准内模控制结构提出了一种解析设计解耦控制器矩阵的新方法.其突出优点是能够使标称系统各路输出响应之间完全解耦,并且能够在线以单调的方式整定控制器参数来适应对象的未建模动态,从而实现显著解耦调节.同时,对于实际中最常见的被控过程的加性和乘性不确定性,分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,由此给出了基于谱半径判据的直观判定方法.最后,通过仿真实例验证了本文方法相对于近期其它方法的优越性.

多变量时滞过程的解耦控制设计

针对化工生产中常见的多输入多输出时滞过程,基于单位反馈闭环控制结构提出一种新的解析设计解耦控制器矩阵的方法.其突出优点是克服现有的数值化求解方法的局限,能够实现标称系统输出响应之间的显著乃至完全解耦,并且能够在线以单调方式整定解耦控制器矩阵的可调参数来适应被控过程的未建模动态.同时,对于实际中常见的被控过程的加性和乘性不确定性,分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,从而给出在线整定解耦控制器矩阵的可调参数的规则.最后以仿真实例验证了本文方法的优越性.

一类开环不稳定串级控制系统的解析设计

针对化工过程中常见的一类开环不稳定串级控制系统,提出一种新的给定值响应和负载干扰响应解耦的控制结构,从而可分别对其进行在线调节和优化.采用内模控制理论,基于鲁棒H2最优性能指标解析地推导出给定值响应控制器和抑制负载干扰的内外环扰动观测器,从而使控制系统时域响应指标可定量估计和整定.仿真实例验证了该控制结构的优越性.

化工不稳定时滞过程鲁棒控制的解析设计

针对化工不稳定时滞过程,提出一种两自由度控制结构.首先基于鲁棒H2最优性能指标,设计给定值跟踪控制器;然后根据系统稳态运行时的抗负载干扰要求,在过程输入与输出端之间设计控制闭环,利用其反馈通道上的扰动观测器抑制负载干扰,通过提出期望的闭环余灵敏度函数的方法,反向确定扰动观测器,同时给出了该控制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.仿真实例验证了该控制结构的优越性.

双回路控制系统PI/PID控制器的解析设计

针对化工双输入输出时滞过程,基于常用的双回路控制结构提出一种解析地设计PI/PID控制器的方法.根据鲁棒控制H2最优性能指标,提出实际期望实现的系统传函矩阵中的对角元.考虑到两个闭环之间的耦合作用,引入动态解调因子设计最优双回路控制器,采用数学有理逼近的方法得到其实际可执行的PI/PID形式.分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,给出基于谱半径的稳定判据.通过仿真实例验证了文中方法相对于近期发展的数值化设计方法的优越性.

具有时滞的积分和不稳定对象的鲁棒控制

针对含时滞的积分和不稳定对象提出了一种新颖的两自由度控制结构,首先用一个比例控制器镇定给定值响应,然后基于鲁棒H2最优性能指标设计给定值跟踪控制器.根据实际运行抗干扰要求,在对象输入和输出端之间设计负载扰动抑制闭环,利用扰动观测器抑制负载干扰信号,通过提出期望的闭环余灵敏度函数来确定扰动观测器,同时给出了扰动抑制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.最后通过仿真实例验证了该方法相对于近期其它方法的优越性.

串级时滞过程的解耦控制设计

针对化工串级过程提出了两种新颖的两自由度解耦控制结构。基于鲁棒控制H2最优性能指标设计给定值响应控制器。根据系统运行抗负载干扰要求,在中间级可测量过程的输入和输出端之间设计抑制负载干扰信号的闭环,通过提出期望闭环余灵敏度函数的方法来确定其反馈通道中的扰动观测器,同时给出了该闭环保证鲁棒稳定性的充要条件。最后通过实验显示了该方法相对于其它方法的优越性。

解耦二自由度控制策略在过热汽温串级控制中的应用

在串级控制中,由于内环的抗干扰控制器和外环的跟踪设定点控制器存在着耦合关系,因此在设计过程中不能对它们进行单独地设计,在工程应用中,常常会因为一个控制器的设计不当,而导致系统的重复设计。本文针对这一问题,采用了一种基于内模控制原理的二自由度的控制结构,该设计方案可以将控制系统的设定点响应与内环的抗干扰作用解耦。结合H2范数的性能指标设计了与控制方案结构相对应的设定点跟踪控制器和内环抗干扰控制器,每个控制器都可以单独地进行参数调整。火电厂中过热汽温系统是一类大滞后、大惯性的控制问题,在实践中大都采用串级的控制方式。在本文中将解耦二自由度串级控制策略应用到过热汽温控制中。从仿真结果来看,无论是系统跟踪设定点能力还是系统的抗干扰能力都得到了很大的改善。