大时滞不确定过程对象参考自适应时滞补偿器——基于Popov超稳定理论的参数自适应律设计

给出了大时滞不确定过程的一种新型描述方式.提出了采用一族模型拟合大时滞不确定过程的对象参考参数自适应时滞补偿器.以大时滞不确定被控过程为参考对象,给出了基于Popov超稳定理论综合自适应律的方法.自适应律使时滞补偿器的参数逐渐逼近被控过程的参数,从而克服了Smith预估补偿器对模型偏差的敏感问题,大大提高了系统的抗扰动能力.仿真结果表明,参数自适应时滞补偿器对大时滞不确定过程及复杂高阶过程均有良好的自适应跟踪及预估补偿能力.

基于POPOV超稳定性定理的神经元智能控制

研究一种渐近超稳定的神经元智能控制器结构．基于ＰＯＰＯＶ超稳定性定理，提出一种能保证控制系统渐近超稳定的控制器参数学习算法．针对神经元智能控制的直流全数字调速系统做了仿真实验，给出了仿真结果．

基于Popov超稳定性理论的模糊自适应控制器设计方法

对一类常见的非线性系统 ,利用 Popov超稳定性理论得到一种模糊自适应控制方案 ,该方案在模型匹配的条件下能保证闭环系统的 (渐近 )稳定性 .当模型匹配条件不满足时 ,通过引入一个辅助控制量使系统仍保持稳定 .因此 。

基于Popov超稳定理论的非线性电液伺服系统自适应控制研究

由于电液伺服系统死区非线性的存在,在正弦信号输入时,系统输出中存在高次谐波,使系统输出信号严重失真,对系统性能分析造成影响。本文基于Popov超稳定理论,设计了一种模型参考自适应控制(MRAC)系统,能消除死区对系统输出的影响,其稳定性分析显示,它能使跟踪误差迅速消失。从仿真结果上看,它能有效跟踪参考模型输出,改善系统的响应特性。

基于Popov超稳定性的TVC系统在线辨识及补偿方法

新一代固体捆绑运载火箭在发射状态下,由推力矢量控制(TVC)系统环境温度变化引起的参数摄动问题严重。而传统的PID控制器无法满足输出力矩的精度要求,且系统鲁棒性较差。针对上述问题,提出了基于波波夫(Popov)超稳定性理论的在线辨识方案,用于实现电动伺服系统的自校正控制。同时,针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)在最大转矩电流比(MTPA)矢量控制方案下,自适应辨识系统存在的欠秩问题,提出了利用回归分析的补偿方法。经试验验证了该方案的有效性。

导引头隔离度对开关控制制导回路稳定性的影响

为研究导引头隔离度寄生回路对开关控制制导回路稳定性的影响,首先应用回路等价变换原理统一了动力陀螺式和速率陀螺式导引头模型;然后,为分析开关系统稳定性,建立了含有隔离度寄生回路的开关控制制导回路等效Lure’模型;对比得出描述函数法在系统稳定保守性和稳定性趋势预测方面优于Popov稳定性理论和仿真方法,因此提出应用描述函数法对寄生回路稳定性进行分析。分析了在不同飞行器参数和调制器参数下导线和摩擦干扰力矩对寄生回路稳定域的影响。进一步,针对不稳定寄生回路提出了采用滞后校正网络来改善系统稳定性,改善后的制导回路仿真结果表明在外界干扰作用下,回路中不会再出现极限环,避免了脉冲喷管的"正反开";飞行器机动跟踪目标时,保证制导精度基本不变的情况下,节省了燃料。

虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性

具有良好的可操作性 ,又能确保系统稳定性是解决力觉临场感遥操作机器人系统时延问题的根本。本文阐述了采用Popov超稳定性理论分析并研究虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性问题是行之有效的 ,并给出了其分析方法 ,指出Popov超稳定性与无源稳定性理论是条件一致的。实验显示本文所给出的方法的有效性。

热工过程的免疫控制系统设计及稳定性分析

借鉴生物免疫应答反馈机理模型,模拟抗原,T细胞及B细胞浓度关系,设计抑制T细胞与B细胞浓度之间的非线性函数关系,提出一类针对热工过程对象的免疫反馈控制器结构.利用Popov超稳定定理,分别针对两类热工对象免疫控制系统进行超稳定性分析;将Popov超稳定图像解推广至解析解,得到保证系统绝对稳定的控制器参数范围解析解.选取有自平衡能力的过热汽温对象以及无自平衡能力的汽包水位对象仿真验证.通过辨识并利用Popov超稳定定理分析系统,验证所得参数设计范围解析解的有效性.

基于超稳定理论的三轴台自适应控制研究

针对三轴转台电控伺服系统中的非线性、参数时变性、转台的快速性和大时变负载干扰,控制器用Popov超稳定性和正性理论进行设计,设计的信号综合并联自适应模型跟随控制器可解决系统在运行过程中参数发生变化对控制性能影响的问题。仿真结果表明,该方法能有效抑制参数扰动及外力干扰,保证系统快速性要求,并具有很好的鲁棒性。

基于超稳定理论的小型无人机自适应控制策略研究

介绍一种基于Popov超稳定理论的无人机自适应控制策略,用于增强飞行控制系统的抗干扰性和对于时变参数的适应性。该控制方案首先根据LQR(linear quadratic regulator)原理对某无人机的纵向模型进行闭环反馈补偿,使被控模型满足Popov超稳定理论所要求的完全跟踪条件。然后,利用超稳定理论设计了模型参考自适应控制器,实现全部纵向飞行状态的无静差跟踪控制。最后,在系统存在参数摄动和外界干扰的情况下,对所提出的控制系统进行仿真研究。仿真结果表明,该控制方案能有效抑制受控对象自身参数摄动和外部干扰对于飞行状态的影响,具有较好的适应能力。

基于参数辨识的DTP-PMSM无传感器控制

针对双三相永磁同步电动机(DTP-PMSM)在受到外界和电机内部影响时,会出现电气参数变化和传感器精度下降的问题,提出一种带参数辨识的无传感器控制方案。该方案通过MRAS来实现电阻和电感的在线辨识,为了减小谐波的影响,将其推广到静止坐标系中,采用Popov超稳定性理论设计出新的自适应律,并使用BP神经网络来优化自适应律的增益,实现增益的在线调节,提高系统的辨识精度。此外,为进一步提高系统的鲁棒性,提出了一种基于线性扩张状态观测器和滑模控制相结合的改进锁相环,通过Lyapunove函数证明其稳定性。仿真结果表明,提出的方法能够实现对电气参数的准确辨识,提高系统控制性能。

磁浮直线感应电机的PI自适应电流可变转差频率鲁棒控制

单边直线感应电机(Single-sided Linear Induction Motors,SLIMs)作为中低速磁悬浮列车的驱动装置,其推力和法向力的耦合控制特性以及系统的抗扰动能力,对于磁浮列车的牵引及悬浮系统动态运行极为重要。本文分别建立SLIM的最大推力点和法向力过零点的转差频率-电流控制模型,研究了将两者协同优化控制的变电流分段变转差频率(Variant-Current Variable Slip-Frequency,VCVSF)策略。建立了在稳态转差频率下的法向力控制电流与悬浮气隙的二维状态空间Popov超稳定模型,通过在线性环节增加前馈补偿器保证等价反馈系统严格正实,从而实现零点处法向力稳态振动的自收敛。实验研究验证了本文所提控制算法的有效性。

模型参考自适应无速度传感器技术在永磁直驱风力发电系统中应用

针对直驱风力发电系统(DDWPS)中测速码盘容易受到干扰的问题提出了一种模型参考自适应系统(MRAS)无速度传感器永磁同步发电机(PMSG)控制方案。选择PMSG本身作为参考模型,电机的电流模型为可调模型,可调模型中的电流和转速量为待估计参数,根据利用Popov超稳定理论得到的自适应律实时地调节可调模型中的电流值,使其与电机定子的实际电流矢量误差收敛于零,同时使可调模型中的转速逼近实际值。利用估计到的转速进行永磁直驱风力发电机的电流闭环矢量控制,电网侧采用PWM整流器的有源逆变工作方式实现直驱系统背靠背变流器的并网发电。给出了DDWPS背靠背变流器的详细控制框图。通过仿真和实验验证了基于MRAS的转速估计方法及DDWPS背靠背变流器控制方案的正确性和可行性。

电液伺服系统模型参考自适应控制研究

针对三阶电液伺服系统,设计了基于Popov超稳定理论的模型参考自适应控制系统(MRAC),并给出了理论分析、设计方法和控制算法。仿真结果表明,这种MRAC系统具有较好的静、动态性能,具备较强的跟随性。

基于Popov超稳定性的分布式电动汽车稳定性控制

针对目前分布式电动汽车稳定性控制的实时性和自适应性较差的缺点,采用分层式控制结构提出了一种模型参考自适应稳定性控制策略。上层为基于Popov超稳定性的模型参考自适应横摆力矩控制器,通过求解Popov积分不等式得到自适应的前馈及反馈增益,具有计算负荷小、自适应性强等优势,同时能保证控制器的超稳定性要求。下层为基于二次规划的车轮转矩分配控制器,通过有效集法求解加权最小二乘规划问题,实现车轮转矩的动态分配。选取低附着系数的鱼钩工况,在CarSim/Simulink联合仿真平台上对控制策略进行验证。结果表明,本文控制策略与无控制相比,横摆角速度和质心侧偏角的峰值分别减少了44.81%和88.68%;与PID稳定性控制相比,二者的峰值分别减少了30.48%和55.72%。本文提出的稳定性控制策略能够大幅改善汽车的操稳性能,增加汽车在极限工况下的稳定性。

热工中心试验室温度自适应控制系统

运用POPOV超稳定性理论 ,设计建立了模型参考自适应温度控制系统。控制硬件以 80 98单片机为核心部件。现场运行证明该控制系统比PID控制稳态精度有很大提高。本系统调节对象可以是一般的电加热设备 ,它有较广泛的适用性。

基于MRAS和FNN的异步电动机无速度传感器直接转矩控制

针对传统直接转矩控制系统中磁链和转矩存在较大的脉动,采用基于模糊神经网络(FNN)控制器的预期电压矢量调制方案。速度传感器安装不方便、成本高,磁链观测对电阻的依赖性强,尤其是在电机低速运行时,应用模型参考自适应控制策略(MRAS)设计速度、电阻自适应定子磁链观测器,以定子电流和定子磁链为状态变量,利用Popov超稳定性理论得到转子转速和转子电阻的自适应律。建立了异步电动机无速度传感器直接转矩控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明系统脉动较小,提高了定子磁链和转速的观测精度。

三阶无零点从模型取状态MRAC系统设计

高相对阶(n~*≥3)从模型取状态MRACS(Model Reference Adaptive Control System)设计由于引入了线性正反馈环节,应用于实际系统存在困难。以三阶无零点(n~*=3)系统为研究对象,基于Popov超稳定理论利用不同结构控制系统间的零状态等价关系设计三阶无零点从模型取状态MRACS控制器,该控制器除使用1个微分器外,其余全部由积分器实现,避免引入线性正反馈环节,易于在实际系统中应用。为验证控制器的有效性,结合数字液压系统在Simulink中对该控制器进行了仿真验证,仿真结果表明该控制器结构简单,易于实现,控制精度较高,具有较强的抗干扰能力。

一种克服不可测扰动的MRAC系统设计方法

对于形式已知的可测干扰,本文给出了一种新的模型参考自适应设计方法。数字仿真结果表明:被控对象能够较好的跟随参考模型的输出,由于构造的控制器结构简单,可调参数较少,因此容易实现,便于工程应用。

一种任意相对阶数从模型取状态MRAC系统

在被控对象是稳定的且参数的变化范围已知的假设条件下,给出一种基于Popov超稳定理论,简单的任意相对阶数从模型取状态MRAC系统设计方法。从模型取状态,不仅解决了对象状态不能直接观测的问题,而且增加了抗噪声干扰的能力。控制器加入线性前馈环节,提高了系统的稳定性。数字仿真结果表明,被控对象能很好地跟随参考模型的输出。由于构造的控制器结构比较简单,因此更容易实现,便于工程应用。