大滞后温度智能控制系统的研究与实现

本文研究的是以MCS-51系列单片机为核心的计算机控制系统,用以实现化工催化剂活性检测过程床层温度程序控制。被控对象是具有3～8分钟的纯滞后,时变,非线性特性的催化剂电加热炉。控制难度大。 采用了广义最小方差自校正控制算法,具有时变滞后的极点自校正PID算法,极点对消直接PID三种算法进行了仿真与现场试验研究。前两种,由于工作过程允许的信号对系统激励不够充分,对象在线辩识有困难,试验结果表现,不能实现预期的控制要求。最终采用了极点对消直接PID算法,成功地实现了催化剂活性温度自动控制。该系统工作稳定、可靠,控制精度达到了检测标准要求。     

硫化罐温度和压力的两级控制

推导了Ｈａｍｍｅｒｓｔｃｉｎ模型描述的一类多变量非线性系统的加权最小方差自校正控制器算法，并将该算法应用在硫化罐温度和压力控制上。为提高该算法应用在工程上的可靠性，本文提出了两级控制思想──即先用本文推导的算法和常规多变量ＰＩＤ控制算法分别计算控制值，若两者计算结果差别不大，则认为自校正算法收敛，自校正计算控制值可直接输出；若两者计算结果差别较大，则认为自校正算法可能发散，这时可根据两种算法对控制值进行调整，然后输出调整后的控制值。实际运行结果表明，这种控制器具有较强的鲁棒性和较好的控制效果。     

基于模糊神经网络的异步电机速度控制系统

针对矢量控制异步电动机，利用模糊神经网络控制理论．提出了一种教师值指导和隶属函数自调整的模糊神经网络控制器。详细描述了模糊神经网络控制器和教师值控制器的设计过程，采用了隶属函数参数在线调节的办法，推导了隶属函数参数调整的公式和算法，研究了以转矩电流Iqs为目标函数和系统输出转速ω为目标函数的情况下的系统转速响应，分析了系统转动惯量J、粘滞摩擦系数B和转矩系数Kt变化情况下系统的性能，仿真结果表明该控制器具有速度响应快、鲁棒性较强等优点。     

基于区域极点配置的航空发动机全包线H_∞/LPV控制

根据发动机相似工作原理以及平方和(Sun of squares,SOS)规划,基于发动机全飞行包线的换算线性变参数(Linear parameter varying,LPV)模型,提出了一种基于区域极点配置的航空发动机全包线切换H_∞/LPV控制方法。根据发动机相似换算参数,建立换算状态变量模型。以高压换算转速为调度参数,利用多项式拟合得到全包线慢车以上的换算LPV模型。考虑基于区域极点配置的H_∞/LPV控制问题,将LPV闭环系统的极点配置在复平面上一个期望的区域内,并将LPV闭环系统稳定性条件转化为SOS约束,进行控制器求解。基于Lyapunov理论,设计全包线的切换LPV控制器,保证切换闭环系统Lyapunov意义下稳定。仿真结果表明,设计的切换LPV控制器能保证全包线内系统稳定且具有较好的鲁棒性能和动态响应性能。     

模糊控制算法分析及改进

基于E.H.Mamdai等人的模糊控制算法,本文讨论了模糊控制器参数的选择及对系统输出性能的影响。与已有的方法不同,本文注重物理概念的分析,并研究了模糊控制器参数的自调整问题。这是因为基本模糊控制器参数的选择难以同时兼顾控制系统的动静态性能,一般只好采取折衷的方法。为了改善控制系统性能,一种实用的方法是在线调整模糊控制器的参数。文中提出了一种分段式自调参方案,仿真结果表明该方案优于已有的自调参方案。为了达到有效的调参目的,本文给出了模糊控制器参数初始配置的一种关系,并通过仿真,验证了该关系是确切的。最后,基于模糊控制算法的特点,探讨了一种新的模糊控制算法的构思,作为今后进一步研究的问题。     

基于区域极点配置的航空发动机全包线/LPV控制

根据发动机相似工作原理以及平方和(Sun of squares, SOS)规划，基于发动机全飞行包线的换算线性变参数(Linear parameter varying, LPV)模型，提出了一种基于区域极点配置的航空发动机全包线切换/ LPV控制方法。根据发动机相似换算参数，建立换算状态变量模型。以高压换算转速为调度参数，利用多项式拟合得到全包线慢车以上的换算LPV模型。考虑基于区域极点配置的/LPV控制问题，将LPV闭环系统的极点配置在复平面上一个期望的区域内，并将LPV闭环系统稳定性条件转化为SOS约束，进行控制器求解。基于Lyapunov理论，设计全包线的切换LPV控制器，保证切换闭环系统Lyapunov意义下稳定。仿真结果表明,设计的切换LPV控制器能保证全包线内系统稳定且具有较好的鲁棒性能和动态响应性能。     

PID控制器参数的隶属函数自整定技术及其应用研究

Ｐ Ｉ Ｄ 控制技术在工业过程控制中得到了广泛应用，但传统的 Ｐ Ｉ Ｄ 控制器不具有参数的在线整定功能，当系统工作条件较差时，难以满足控制要求，从而影响了控制品质的进一步提高。本文应用模糊数学中的隶属函数， 以工程施工机械中大量应用的液压阀控油缸为被控对象，建立数学模型和试验系统，实现 Ｐ Ｉ Ｄ 控制器参数的在线自整定。文中对其理论方法、计算机仿真和应用研究进行了论述。     

模糊聚类法在试验模态参数识别分析中的应用

为了搜索系统的真实极点,将模糊聚类理论引入试验模态参数分析.根据极点之间内在的亲疏关系,将其 合理地聚为若干类,搜索每一类的最佳极点,即系统的真实极点,在稳态图中自动完成真实极点的选择.该方法 能够避免人为因素造成的识别误差,提高识别结果的可信度.在正交多项式曲线拟合和多参考点最小二秉复频 域识别系统中引入该方法,实现了稳态图中极点的自动选择,提供了真实极点选择的一种新思路.通过仿真和实 验证明了模糊聚类法对极点选择的可行性和稳定性.     

多旋翼无人机飞行控制自动调参技术

目前,多旋翼无人机控制器设计问题中存在着大量的依靠经验的调参工作。为了使调参简单而又可靠,本文基于控制器参数与控制系统性能响应存在的对应关系,提出了自动调参思想。在满足控制器各项性能指标的前提下,利用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)提炼出优化目标和约束条件。对被控对象进行建模并搭建非线性模型。然后,利用工程实践方法估算出参数范围,并利用粒子群快速优化特点自动寻找在约束条件下符合性能指标的控制器参数。最后,通过Matlab/Simulink对模型进行仿真验证。仿真结果分析表明,PSD可快速准确地对飞行控制进行自动调参。     

一种自学习Fuzzy控制器

为了提高Ｐｕｚｚｙ控制器的性能，适当调整Ｆｕｚｚｙ控制规则是很重要的。本文利用参考Ｆｕｚｚｙ集的概念给出了一种便于规则调整的Ｆｕｚｚｙ控制算法。由于这种算法避免了输入和输出数值域上的离散化，所以具有较强的灵活性。为了估计Ｆｕｚｚｙ控制器的性能，本文利用了参考模型。通过参考模型与被控对象输出的偏差来实时调整Ｆｕｚｚｙ控制规则，构成了自学习Ｆｕｚｚｙ控制器。仿真结果表明，自学习性能是令人满意的。     

Multi-target Collaborative Combat Decision-Making by Improved Particle Swarm Optimizer

A decision-making problem of missile-target assignment with a novel particle swarm optimization algorithm is proposed when it comes to a multiple target collaborative combat situation.The threat function is established to describe air combat situation.Optimization function is used to find an optimal missile-target assignment.An improved particle swarm optimization algorithm is utilized to figure out the optimization function with less parameters,which is based on the adaptive random learning approach.According to the coordinated attack tactics,there are some adjustments to the assignment.Simulation example results show that it is an effective algorithm to handle with the decision-making problem of the missile-target assignment(MTA)in air combat.     

基于区域极点配置的不确定线性系统可靠跟踪控制

针对一类不确定性不满足匹配条件的不确定线性系统．提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器的设计方法。在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上,根据区域极点配置理论．给出了系统输出信号渐近跟踪参考输入信号的可靠跟踪控制器存在的充分条件。通过求解线性矩阵不等式(LMI)完成状态反馈可靠控制器的设计．从而使系统的输出信号不仅能稳定地跟踪参考输入信号．而且能满足要求的动态特性。最后,利用仿真实例验证了本文设计方法的可行性。     

特征结构配置法在输出反馈控制器设计中的应用

现代控制理论中的特征结构配置法(Eigenstructure Assignment),揭示了线性定常系统状态反馈控制规律的设计能力,并向设计者提供了充分的设计自由度。本文介绍了一种利用特征结构配置法进行输出反馈控制器设计的算法。当n阶r个输入m个输出的线性定常系统满足关系r+m>n时,运用该算法可以获得配置任意希望闭环特征值集合的线性输出反馈控制规律,并具有一定的特征结构配置自由度;对于不满足r+m>n的系统,利用积分器增广可以获得比Luenbetger状态估计器阶数低的动态输出反馈控制器,以实现闭环特征值任意配置。该算法容易用数字计算机编程实现。     

遥操作机器人神经网络Smith预估控制(英文)

针对遥操作机器人通讯通道中存在的时延 ,提出了一种神经网络 Smith预估控制方法。控制系统适合于时延不变但未知的情况。控制系统包括主控制器和从系统两部分。从系统采用动态神经网络辨识机器人的动态模型 ,神经网络权重在线学习 ,用神经网络的输出对非线性系统进行局部非线性补偿 ,将非线性系统线性化。主系统针对线性化的从系统 ,采用 Smith预估控制解决时延问题并保证系统的性能品质。通过李雅普诺夫稳定理论保证了时延控制系统的稳定性。对两关节机器人的仿真结果说明了该方法的有效性。     

基于GA-PID参数优化的网络拥塞控制

推导了基于流体流理论的网络简化模型。基于该模型将P ID控制器应用于网络主动队列管理系统中,将遗传算法应用于P ID控制器参数优化,定义了一种新的综合调节时间、上升时间、超调量、系统误差等动静态性能指标的时域标准函数,克服了IAE,ISE标准函数中减小超调与缩短调节时间的矛盾,弥补了ISTE标准函数计算复杂的缺陷。在给定的参数空间进行组合优化搜索,迅速求得获取使性能指标优化代价函数极小化的一组P ID控制器参数。仿真结果表明,在大时滞和突发业务流的冲击情况下,该方法设计的控制器的动静态性能优于RED,P I算法。     

卫星姿态控制系统圆盘极点指标约束下鲁棒H_∞容错控制

研究了一类卫星姿态控制系统的鲁棒容错控制问题。针对执行机构性能下降或者出现故障,提出了一种圆盘极点指标约束下,对执行机构故障具有完整性且满足H∞扰动衰减指标的状态反馈鲁棒容错控制设计方法。分析了圆盘极点指标与H∞指标的相容性,并在相容指标约束下,给出了鲁棒H∞容错控制器存在的充分条件。同时将该方法应用于卫星姿态控制系统的容错控制并进行了数字仿真,仿真结果验证了方法的有效性。