Constitution of Hamiltonian Function and Solution of Optimal Control of a Sort of Performance Index

Hamiltonian function is firstly constituted for solving optimal control. When character of controlled object is known,Hamiltonian function is determined by performance index. In this paper,by constituting Hamiltonian function and solving optimal control of a sort of performance index,we can understand optimal control theory and apply optimal control method better.

An Optimal Control Theory Based Analysis of Brushless DC Motor Drive

The application of BLDC motor drives in industries is becoming more popular nowadays. An error will occur in the drive that is originated by some disturbances which are the major problems to reduce the stability of the system. To obtain the minimum performance index, the optimal control signal is formulated, which is the main objective of this paper. Based on quadratic performance index, the optimal control system of BLDC motor drive is a design which spotlights in this paper. The complexity of the mathematical expressions has been reduced by using state space approach to the BLDC system. The burden to the control engineers has reduced based on tedious computation by using thus optimal design. To provide the desired operating performance, this optimal design helps to realize the BLDC system with practical components.

A PID Tuning Approach for Inertial Systems Performance Optimization

In the practice of control the industrial processes, proportional-integral-derivative controller remains pivotal due to its simple structure and system performance-oriented tuning process. In this paper are presented two approaches for synthesis the proportional-integral-derivative controller to the models of objects with inertia, that offer the procedure of system performance optimization based on maximum stability degree criterion. The proposed algorithms of system performance optimization were elaborated for model of objects with inertia second and third order and offer simple analytical expressions for tuning the PID controller. Validation and verification are conducted through computer simulations using MATLAB, demonstrating successful performance optimization and showcasing the effectiveness PID controllers’ tuning. The proposed approaches contribute insights to the field of control, offering a pathway for optimizing the performance of second and third-order inertial systems through robust controller synthesis.

The Effects of Redundant Control Inputs in Finite-Time Optimal Control

This paper is concerned with the effects of redundant control inputs on the quadratic optimal performance index in finite-time optimal control.Actually,the effects of redundant control input on quadratic performance index is equal to study the effects of the redundant control input on the solution of Riccati differential equation(RDE).Hence,some sufficient conditions are presented to strictly decrease the solution of RDE with the column of input matrix increased.Especially,a necessary and sufficient condition is derived to strictly decrease the solution of the homogeneous RDE after control input extensions.Moreover,one sufficient condition is obtained,which guarantees that the minimum control energy index strictly decreases with input extension.It is shown that redundant control inputs can improve the system performance based on these results.Some examples are taken to illustrate the effectiveness of related problems.

Energy Optimization of the Fin/Rudder Roll Stabilization System Based on the Multi-objective Genetic Algorithm （MOGA）

精力优化是为在最后十年的轮船转动减小系统的关键问题之一。根据轮船运动的非线性的特征，自由的四度鳍 / 赤睛鱼转动稳定的非线性的模型能被建立。这份报纸分析克服抵抗和 yaw 引起的精力消费，它作为新性能索引被加到鳍 / 赤睛鱼转动稳定系统。以便达到转动减小，轮船路线保留和精力优化的目的，自我调节的 PID 控制器基于多客观的基因算法(MOGA ) ，方法被用来优化性能索引。另外，随机的重量系数被采用造一个多客观的基因算法优化模型。客观功能被改进以便客观功能能被规范化为经常的水平。模拟结果证明控制方法基于 MOGA，与传统的控制方法相比，不是仅仅改进效率卷稳定并且偏航控制精确，而且优化系统的精力。建议方法论能以不同的海状态得到更好的表演。

钢纤维混凝土管片生产质量控制

以钢纤维混凝土管片生产质量控制为研究对象,探索管片生产质量控制方法,以提高管片的性能和可靠性。通过对现有质量控制方法的整理和分析,采用了结合实际经验和理论的综合控制策略,构建相应的质量控制体系。通过实验和数值模拟相结合的方式,研究不同工艺参数对钢纤维混凝土管片生产质量的影响规律,并根据研究结果提出了优化措施。该研究的意义在于为钢纤维混凝土管片的生产质量控制提供一种有效的方法和参考。

高模量沥青混凝土制备工艺与PR.M的最优掺量研究

通过选择3种不同粗细集料比例的高模量沥青混凝土(High Modulus Asphalt Concrete,HMAC)级配类型,分别从高温、低温和水稳等方面对级配情况进行评价。结果表明,粗集料增加有助于形成骨架结构从而增强高温性能、冻融稳定性,减少车辙破坏和水损害;细集料的增加形成的绞结作用越强,能量消耗越大,表现出较高的破坏应变。结合室内混合料实验,从试件拌和方法、外掺剂干拌时间、拌和温度、拌和时间来确定施工拌和的施工工艺。采用干法作为拌和方式,其中混合料的拌和时间为石料与高模量剂干拌30 s,加入沥青拌和90 s,加入矿粉后拌和60 s,HMAC混合料拌和温度设定为175℃。故综合选择AC-20-Ⅱ级配进行施工建设,同时分析高模量剂的掺量(PR.M)对混合料的高低温、水稳性能的影响,确定了当掺量为0.5%时,沥青混合料的性能是最优的。

空气源热泵热水机除霜控制性能评价研究

空气源热泵在冬季制热运行时面临着不同程度的结霜问题,良好的除霜控制性能能够有效缓解结霜对机组能效的影响。由于空气源热泵型式多样,结霜特性差异明显,目前尚无可量化的除霜控制性能指标,导致厂家缺少除霜控制方法设计准则,机组在实际供暖过程中“误除霜”事故频发。为得到可有效量化机组除霜控制性能的通用性评价指标,本文对来自不同厂家的9台不同本构配置的空气源热泵热水机进行了实验研究。通过对实验结果进行分析,揭示了最佳除霜控制点与本构配置之间的关系,建立了标准结霜工况与一般结霜工况下最佳除霜控制点预测模型,并基于最佳除霜控制点和不同制热能力衰减率下机组性能参数变化,提出以“偏移最佳除霜时间-15%”(下限)与“制热能力衰减率20%”(上限)作为评价空气源热泵机组除霜控制性能的指标范围。

基于Hurst指数的PID控制参数优化

为了提高PID控制过程的控制性能,提出一种基于Hurst指数的PID参数优化方法。首先,给出基于Hurst指数的控制性能评价方法。然后,以Hurst控制性能指标为基础,结合绝对误差积分和控制作用限制项来定义PID参数优化的目标函数,使用遗传算法来求解PID参数值。最后,通过数值仿真和工业实例验证了该方法有效性。

指数阻尼振子最优性的必要条件

设计了单输入多变量系统的最优控制问题,动态约束为n阶指数阻尼振子,得到了指数阻尼振子最优性的必要条件,以单自由度指数阻尼振子的最优控制问题为例,采用一组内部变量替换来求解两点边值问题,得到了单自由度指数阻尼振子最优性的必要条件.数值模拟结果很好地展示了该控制设计。

汽车主动悬架最优控制——采用频域计权形式性能指标函数

本文从提高汽车的乘坐舒适性角度出发,研究了主动悬架的最优控制问题。根据坐位人体的振动响应特性构造了频域计权形式二次型性能指标函数。在性能指标函数中采用与频率相关的计权矩阵可以对系统特定频带的振动状态施以重权或弱权,以体现设计者对此振动频带的关心程度。仿真结果表明,主动悬架有效地降低了汽车簧载质量的垂直振动加速度,采用频域计权形式二次型性能指标函数可进一步降低车身在坐姿乘员敏感频率范围内的振动强度。

随机路面激励输入下四自由度悬架的特性研究

首先阐述了随机路面输入下悬架的最优控制理论,然后以接近实际情况的四自由度主动悬架为例,提出以满足多目标要求的反馈控制策略,推导了悬架系统的性能指标和频响传递函数,分析了系统参数和加权系数对悬架整体性能和行为特性的影响,并对它们进行了初步的优化。采用一套加权系数进行了仿真计算,说明了满足多目标要求下,最优主动悬架的有效性。

最优协调电压紧急控制新模型研究

提出了最优协调电压紧急控制新模型,新模型考虑了负荷动态以及控制的连续/离散特性,在紧急情况下能够从全局意义上协调位于不同地理位置的各种不同类型的控制,以保持系统电压稳定,防止电压崩溃。电压稳定的性能指标采用负荷母线电压偏差的积分形式。基于最优控制原理中的变分原理,严格推导了性能指标相对控制的灵敏度。该灵敏度可以通过准稳态快速时域仿真计算得到,因而可将复杂的、难于处理的最优协调电压紧急控制模型转换为易于处理的混合整数线性规划问题。在新英格兰测试电力系统上的算例研究验证了该模型及其求解算法的有效性。

半主动控制装置在受控结构中的优化设置

本文对振动控制系统中控制装置的优化设置方法进行了研究，并将其应用于基于磁流变阻尼器的半主动控制系统中，通过计算实例分析得出了关于控制装置优化设置问题的一些有意义的结论．

一阶时滞过程PID控制器优化准则

对单回路控制系统,期望得到控制器的统一优化准则。以误差积分性能指标描述系统时间响应,以环路函数的频域约束表示系统稳定裕度,从而建立一种综合的鲁棒性能(RP)指标,即系统的稳定裕度和积分性能的指数加权指标。针对比例积分微分(PID)控制器串联一阶时滞过程(FOPDT)的系统,通过计算机数值运算,选择出RP的合理加权因子范围为1～2。以加权因子取1.5的RP作为控制器优化准则,对时滞比从0到∞的FOPDT过程获得了最优PID控制。仿真表明,该法对鲁棒性和积分性能的折中是合适的,对一般工业过程的控制器参数优化有较大的借鉴意义。

线性离散系统的最优预见控制

该文对线性离散系统的最优预见控制方法进行了研究。这种方法在二次型性能指标中综合考虑跟踪误差和控制量的变化 ,在设计反馈控制器的基础上 ,利用已知的未来目标值及未来干扰信号设计前馈补偿器 ,进一步改善了系统的性能。该文讨论了最优预见控制设计方法的关键技术 ,即预见步数的选取问题 ,推导了预见步数与性能指标函数值之间的关系 ,并给出了预见步数的选取方法。

水轮机最优控制系统研究

本文应用现代状态反馈控制理论 ,结合水轮机 (转速 )调节系统的恒值调节要求 ,从水轮机控制系统状态反馈模型出发 ,给出了与常规水轮机调节系统相似的系统框图。并对二次型性能指标最优化控制参数与传统推荐最佳调节参数进行比较分析 ,得到这两种方法所对应的最优调节参数有较大差别 ,二次型最优控制效果明显优于常规PID控制。仿真结果表明 :两者动态过程明显不同 ,前者的动态过程呈现完全的非周期快速稳定特点 ,而后者的动态过程则为衰减振荡过程。因此 ,在水轮机调速器中直接输入控制系统权矩阵代替常规的PID调节参数 ,能够根据人为要求实现期望的时域性能指标。

基于模糊集相容性的模糊控制规则优化方法

在简要介绍模糊模型的完备性和相容性的基础上 ,根据模糊集贴近度 ,提出模糊集相容性的概念 ;通过对模糊控制规则表特征的分析 ,进一步完善规则相容性概念及其定量评价方法 ;最后给出模糊控制规则模型自寻优优化方法。仿真结果表明 ,该方法可以大大提高控制系统的控制性能。

结构振动控制系统控制作用最优分布

结构振动控制技术是结构抗震抗风及抵抗动力扰动的新技术。对于多点设置控制作用的结构系统,系统控制作用有一个最优分布的问题。本文针对LQG问题的离散时间系统和连续时间系统,给出了各自的性能指标对系统控制作用设置矩阵的灵敏度。对系统最优控制灵敏度分析,本文研究了系统控制作用设置对系统最优控制的影响及系统最优控制性能指标增量的计算方法。根据各控制作用对系统最优控制的贡献,给出了系统控制作用优化分布的设计方法。