周期时变不确定性线性系统的MINIMAX控制方法

应用约束最优化方法和微分对策理论 ,讨论周期时变不确定性线性系统在范数有界外部干扰情况下的 MINIMAX控制和参数摄动情况下的 MINIMAX控制 .问题可解的充分条件是一类 Riccati微分方程具有稳定化解 ,且关于最坏扰动的某个附加条件满足相应的 MINI-MAX控制恰为一个线性状态反馈 .此外 。

“复杂系统控制与决策”课程的递进滚动式教学方法探索与实践

不同课程要有对应的教学方法,针对“复杂系统控制与决策”博士生课程知识跨度大、内容新且缺少成熟教材的实际情况,课程组采取了精讲经典内容、研读重要文献、研讨主要观点、实践实用方法及邀请专家授课等灵活的教学形式,采取“全程聚焦、滚动深化和分段推进”等可行的具体措施,提出并实践了递进滚动教学法,取得了很好的教学效果。

超大型航天结构动力学与控制的保辛方法

超大型航天器是空间资源探索和利用的重要空间基础设施,也是实现航天强国目标的重大战略性航天装备。由于这类结构的质量和尺寸巨大,将带来在轨运行中的姿-轨-结构耦合和在轨姿态控制问题。同时,结构的超大尺度、构型变化与空间环境相互作用将产生极复杂的结构振动和大型结构特有的波动现象。这些为其动力学建模与数值求解、在轨精确姿态控制、低频结构振动抑制和振动波动耦合的特性调控等提出了新的挑战。本文介绍了本团队近十年基于保辛方法针对上述问题取得的研究进展,包括超大型航天结构在轨耦合动力学与姿态控制、超大型航天结构波动力学行为与控制、可展开结构设计以及变刚度主动控制方法等。

基于RPC的光储接入牵引供电系统协调控制方法

为将光伏发电接入牵引供电系统进行有效利用,同时兼顾牵引供电系统电能质量改善及列车再生制动能量回收利用,提出了一种基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电系统的协调控制方法.首先,搭建基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电拓扑结构,并对其电能质量补偿机理进行理论分析;在此基础上,充分考虑光储系统的运行条件以及列车牵引、制动、空载或惰行工况,提出光储系统接入牵引供电的联合协调控制方法,实现了“光+储+荷”三者间的协调控制、牵引供电系统负序的动态补偿以及谐波的有效抑制;在RT-Lab实时仿真系统中建立了基于铁路功率调节器的光伏接入牵引供电系统仿真模型,并结合实际光照和牵引工况数据验证本文所提出的系统结构以及协调控制方法的有效性.结果表明:本文所提出的系统结构以及协调控制方法能够实现牵引供电系统中光储系统的有效接入,再生制动能量回收率提升至86.7%,功率因数提升6.4%,对谐波特别是高次谐波含有率有较大改善,满足光伏电能高效消纳及综合利用、电能质量动态综合补偿、再生制动能量回收多重需求.

基于控制方法的发电机励磁系统优化研究

为解决低频振荡问题,研究构建海佛容-菲利普斯模型,以分析励磁系统的滞后特性,然后使用粒子群优化算法改进电力系统稳定器的相位参数,并设计PSO-PSS软件。最后研究设计一种全局快速终端滑模励磁控制方法,实现对发电机励磁系统的优化。研究结果显示,GFTSM控制器在扰动产生1 s后即可让励磁系统稳定,研究提出的PSO-PSS软件与GFTSM控制器拥有更为优秀的控制能力。

嵌入式无线传感器低功耗控制方法设计

常规的嵌入式无线传感器低功耗控制方法主要利用智能拓扑控制算法收集节点功耗反馈信息,易受邻近节点遍历作用影响,导致不同条件下的控制功耗较高。因此,需要设计一种全新的嵌入式无线传感器低功耗控制方法。文章分析了嵌入式无线传感器节点功耗,生成了嵌入式传感器低功耗控制通信协议,设计了无线传感器智能低功耗控制放大器,从而实现了无线传感器低功耗控制。实验结果表明,设计的嵌入式无线传感器低功耗控制方法在不同的控制条件下的控制功耗较低,证明设计的无线传感器低功耗控制方法的效果较好,具有可靠性,为提高嵌入式无线传感器综合性能做出了一定的贡献。

水轮机调速器控制方法一次调频性能分析

水轮机调速器控制方法对一次调频性能影响较大,实际电站中大量存在小频差一次调频性能不合格情况。通过分析水轮机调速器的不同调节模式,提出了一种开度和功率双PID控制方法。搭建了基于非线性水轮机模型的仿真分析平台,分别分析了电站水头变化和不同频差时水轮机调速器不同控制方法的一次调频性能。分析结果表明:开度控制模式在不同运行工况下的一次调频性能指标差异较大,功率调节模式在小频差下会导致一次调频无响应或调节功率不够。变前馈+反馈功率控制方法和开度与功率双PID控制方法的一次调频响应功率与积分电量贡献在不同工况下的一致性较好,不同频差时的功率响应比和积分电量贡献比基本一致。

基于色谱指纹图谱技术的小粒种咖啡质量控制方法

小粒种咖啡是指咖啡豆粒径较小、产量较低的咖啡品种,主要分布于非洲、亚洲、南美洲等地区。由于生长环境、种植条件、加工工艺等方面的差异,小粒种咖啡的品质也存在着较大的差异,因此,建立一种全面、客观、有效的咖啡品质控制方法,对于保障小粒种咖啡的品质和消费者利益具有重要意义。

计算最优控制辛数值方法

针对最优控制问题(OCP)的辛数值方法研究及应用进行综述。主要涉及内容包括,动力学系统为常微分方程描述的一般无约束、含不等式约束和状态时滞的最优控制问题,微分代数方程描述的一般无约束、含不等式约束和含切换系统的最优控制问题,以及闭环最优控制问题。从间接法和直接法两个求解框架出发,重点介绍本课题组在保辛算法方面的研究工作。在间接法框架下,首先基于生成函数和变分原理,将OCP保辛离散为非线性方程组,再数值求解方程组。在直接法框架下,将OCP保辛离散为有限维的非线性规划问题(NLP),再数值求解。针对闭环最优控制问题,提出了保辛模型预测控制、滚动时域估计和瞬时最优控制算法。研究表明,保辛算法具有高精度和高效率的特点,在航空航天和机器人等领域有着广泛应用前景和价值。

基于离散数学模型的网络多信道时延一致性控制方法

由于传统网络多信道时延控制方法主要在模拟信道频域上获得信道模拟参数,导致多信道时间同步误差较大,为此提出基于离散数学模型的网络多信道时延一致性控制方法。首先,建立网络模拟信道的时域离散数学模型,以便获取信道的传输时延。其次,结合时延的时变性特点,对网络多信道时延进行一致性控制。最后,进行仿真实验。实验结果表明,设计方法的总时延与参考信道时延的差值最小,优于对照组。

基于模糊PID汽车变速箱自动控制方法

为改善汽车变速箱的目标速度跟踪水平,提升汽车的动力性,基于模糊PID汽车变速箱自动控制方法,确定汽车行驶的目标车速,计算目标车速与实际车速之间的偏差,以及速度偏差的变化率,将上述结果作为PID控制器的输入,利用参数整定后的PID控制器,确定汽车变速箱的控制变量,控制汽车传动机构输出理想车速。实验结果表明,汽车以阶跃信号、斜坡信号和正弦信号状态行驶时,该方法均可以精准跟踪汽车变速箱的速比,控制效果与动态跟踪性能优异,为保持汽车的最佳动力性能提供了良好的控制策略。

温室环境控制方法现状分析及发展研究

温室通过创造适宜的种植条件有效地提高农业资源利用率,在农业生产中的地位日趋重要。温室气候变化是一种多因子高度耦合的非线性过程,易受外部气候环境干扰,进而影响整个控制系统的稳定性,如何稳定、高效、智能地控制温室内气候变量是当前亟待解决的实际问题。通过总结国内外温室环境控制方法研究现状,分别从模糊控制、解耦控制、节能控制、神经网络4个方面着手,阐述现阶段主流温室智能控制方法应用现状与优缺点,发现当前温室环境控制因素单一、能源利用效率低、控制模型动态调整能力差等问题;提出未来温室环境控制应实现系统多变量控制、控制的可持续性和节能性、控制模型优化、农艺与环境控制相结合等建议,以期为温室农业的健康发展与精细化管理提供参考和指导。

车载环境下MEMS微镜长期可靠性及控制方法

作为一种新型微光机电系统,MEMS微镜可完成微尺度下的光调控工作,在光电通信、医疗成像、民用投影、雷达探测等领域应用广泛.近年来,以微镜为核心部件的MEMS激光雷达因其体积小和功耗低等优势,有望成为更具竞争力的辅助驾驶传感器之一.然而,鉴于车载应用特殊性,MEMS微镜在温湿、电磁、振动和冲击等复杂多物理场耦合环境下的各类可靠性问题严重制约了MEMS激光雷达的工程应用.本文立足MEMS微镜可靠性研究领域,综述其在高频振动、温湿循环、电磁耦合等极端环境下的分层翘曲、结构断裂、静电吸合、短路烧毁等复杂失效形式及失效机制,总结了MEMS微镜常见动力学建模理论及控制方法,讨论并展望了MEMS激光雷达车规化面临的主要挑战和发展趋势.

基于差分控制方法的高精度时间调制模块

为了满足时间调制模块的高精度幅度调控需求,本文提出差分控制方法来改进模块调制时序的产生方式。差分控制方法利用FPGA对输出方波信号的时延调节精度较高的特点,在保持方波占空比不变的情况下,通过改变两路方波控制信号的相位差,分别作用于串联关系的射频开关,从射频电路的角度使两开关导通时间相与,实现对模块导通时间的精准控制,从而对模块输出信号进行高精度幅度控制。基于该差分控制方法设计了验证模块,并进行了实物加工与测试,由于在模块设计中充分利用了不同射频开关在差分控制中的逻辑关系,因而在提高幅度调控精度的同时保持控制线数不变。实测结果表明,验证模块在工作频带内有着良好的各项性能。通过差分控制方法,在10 MHz调制频率下,模块能够实现步进0.25 dB、动态范围0~28.5 dB的幅度衰减控制,误差在±(0.1 dB+1%AS)以内。

基于格子Boltzmann方法的钉扎螺旋波反馈控制

螺旋波是心室跳动过速和纤维性颤动的根源,钉扎螺旋波相对于自由螺旋波来说更难消除.本文采用格子Boltzmann方法求解,以FitzHugh-Nagumo模型为对象,研究了使用反馈控制法消除钉扎螺旋波.数值结果表明,无论钉扎螺旋波钉在圆形障碍物还是矩形障碍物上,反馈控制法对其都具有很好的控制作用.此外,通过数值模拟系统研究了可激性系数、反馈控制信号幅度、记录反馈信号时间和障碍物的大小对钉扎螺旋波的控制情况.研究表明,钉扎螺旋波消除有三种情况.首先,反馈控制信号幅度和可激性系数与钉扎螺旋波消除所需的时间有关,反馈控制信号幅度越大或可激性系数越小,钉扎螺旋波消除越快.其次,障碍物大小和可激性系数影响着能成功消除钉扎螺旋波下记录反馈信号时间与加入反馈控制时间之间对应的时间间隔.最后,在保持加入反馈控制时间不变的情况下,记录反馈信号时间影响着能成功消除钉扎螺旋波所需的最小反馈控制信号幅度.

基于粒子群算法的数字控制伺服系统离线参数自寻优方法研究

由于伺服阀小信号流量特性存在一定散布,电液伺服系统的控制参数需要进行匹配调试,提出了一种基于粒子群算法的电液伺服系统控制参数离线自寻优方法,目标特性由控制系统任务书和人工调试结果确定,参数寻优范围根据伺服系统稳定性分析结果和批产工艺数据包络确定,寻优计算时间约为100~240 s。与人工调试相比,可以大幅提高电液伺服系统控制参数的批产调试效率。

大型新能源电动船舶电池快速充电控制方法

电池动力输出的持久性和稳定性,会影响大型新能源电动船舶的航行状态,因此,研究一种电池快速充电控制方法。结合实际充放电数据以及循环工况拟合结果,构建大型新能源电动船舶电池等效电路,分析电池的运行状态以及输出情况;通过确定电池快速充电控制的目标函数和约束条件,将目标函数输入模糊控制器中,分析目标函数对于电池电压的影响,在模糊规则清晰化处理后计算目标函数。通过改进布谷鸟算法进行计算结果寻优,获取最佳的控制结果。测试结果显示,在瞬态响应和负载动态响应2种运行工况下,该方法可以有效完成电池充电控制,使充电输出电压最大程度地接近理想输出电压,保证电流处于允许的持续充电最大电流范围内。

发酵肉制品中酪胺形成途径与控制方法的研究进展

发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下,经微生物或酶的作用,发生一系列变化,形成的具有特殊风味、色泽、质地和较长保存期的肉制品。发酵肉制品深受消费者的喜爱,但是其富含蛋白质,有极大的可能出现高含量的生物胺。其中以组胺和酪胺的毒性最强,食用富含酪胺的食物会引起头痛、高血压等不良反应。因此控制发酵肉制品中的酪胺含量是极其有必要的。本文对发酵肉制品中酪胺的形成途径、控制方法及作用效果进行了综述。其中,主要形成途径是酪氨酸经脱羧酶作用脱羧,此外存在着与脂质氧化产物有关的化学途径,而较为有效的控制方法是添加辅料和接种发酵剂。本文以期为降低发酵肉制品中的酪胺含量,提高发酵肉制品的安全性提供理论支持。

基于CEM-FEM耦合方法的海上风力机抗冰和振动控制研究

冰荷载是影响海上风力机安全运行的重要决定性因素,严重时会致使海上风力机结构发生冰激振动破坏和冰激疲劳失效。该研究基于粘聚单元(cohesive element method,CEM)-有限元(finite element method,FEM)耦合方法,通过非线性分布弹簧考虑桩-土相互作用,建立海冰-寒区单桩海上风力机结构在风-冰联合作用下的整体耦合冰激振动非线性有限元模型。进而,基于非线性数值仿真工具LS-DYNA,分别模拟冰与直立结构和带有抗冰锥的基础结构相互作用过程,并与现有的挤压和弯曲冰力模型进行对比,验证该研究模拟动冰荷载的准确性,讨论两种冰破坏模式下动冰荷载的变化规律。最后,为解决海上风力机发生的强烈冰激振动问题,分别采用振动控制方法和施加抗冰锥的方式,开展风、冰联合作用下海上风力机动冰力和动力响应研究,对比分析以上两种减振方式的减振机理和减振效果差异。结果表明,虽然抗冰锥可明显降低冰-海上风力机相互作用的动冰荷载幅值,然而采用振动控制策略的海上风力机减振效果明显优于抗冰锥。因此,在海上风力机的冰激结构损伤研究和抗冰设计中必须分别考虑以上两种减振方式对结构的影响。

食品协作机器人动态目标抓取控制方法研究

目的:解决目前协作机器人在食品动态目标抓取中存在的准确性较低问题。方法:基于协作机器人体系结构,提出将模糊自整定PID控制和鲁棒自适应补偿器相结合用于协作机器人食品动态目标抓取。PID结合模糊控制完成参数自整定,鲁棒算法与自适应算法相结合用于系统不确定性补偿。通过试验分析了所提方法的性能,验证了该方法的可行性。结果:所提方法在协作机器人动态目标抓取中具有较好的效果,提高了协作机器人动态抓取的准确性,在传送带速度100 mm/s时,动态抓取成功率达到99.50%,对食品动态目标抓取具有一定的应用价值。结论:通过优化现有目标抓取控制方法,可有效提高协作机器人的抓持精度。