李长英[1]2013年在《非线性系统模糊高增益输出反馈控制器设计》文中研究表明物理系统本质上都是非线性的,而且是不确定的,通常受到外界扰动、不确定动态输入和时滞等不确定非线性因素的影响。模糊逻辑系统能够以任意给定的精度逼近定义在紧集上的连续函数,能够有效的处理非线性系统的不确定性。本文就此领域展开相关问题的研究。针对严格反馈的单输入单输出(SISO)不确定非线性系统、多输入多输出(MIMO)不确定非线性系统和互联不确定非线性大系统,在系统的部分状态不可测、存在未建模动态和外界干扰等情况下,结合模糊自适应控制、backstepping设计、动态平面控制、命令滤波设计、小增益定理和改变供能函数等控制方法,分别研究了系统的输出反馈稳定控制、输出跟踪和干扰抑制等问题。本文的主要工作如下：1)研究了一类严格反馈SISO不确定非线性系统的输出反馈控制问题。在状态不可测的条件下,给出新颖的非线性模糊动态高增益观测器的设计,将模糊自适应控制和backstepping设计方法相结合,给出输出反馈控制器的设计,基于Lyapunov稳定性分析,证明整个闭环系统的所有信号一致有界,观测误差收敛到零的一个充分小邻域内。2)研究了一类严格反馈SISO动态不确定非线性系统的输出反馈几乎干扰解耦问题。设计模糊动态高增益观测器估计不可测状态,结合模糊自适应backstepping控制、小增益定理和改变供能函数方法,给出模糊自适应鲁棒控制器的设计。通过Lyapunov稳定性分析证明了所设计的控制器保证闭环系统在输入到状态实际稳定(ISpS)意义下稳定,同时在Lp增益的意义下抑制了干扰对输出的影响。3)研究了MIMO不确定非线性系统的输出反馈几乎干扰解耦问题。针对严格反馈MIMO (?)非线性系统,设计高增益观测器构建系统不可测状态,在利用backstepping方法设计输出反馈控制器的过程中,引入动态平面控制,避免了backstepping设计中对虚拟控制的重复求导,减少了计算量,在抑制干扰的同时保证闭环系统的稳定性。将上述方法推广到更一般化的具有嵌套式下叁角结构的MIMO非线性系统,不同的是引入两阶命令滤波,取消了动态平面控制设计中需要构造一个紧集的限制。4)研究了一类严格反馈不确定非线性互联大系统的分散输出反馈跟踪控制问题。在系统状态不可测的条件下,设计高增益观测器来构建系统不可测状态,综合运用模糊自适应backstepping控制和滑模滤波设计,给出模糊自适应控制器的设计,滑模滤波的引入是为了解决传统backstepping控制在运算过程中出现的“计算膨胀”,设计的控制器保证闭环系统的所有信号一致有界,使得输出跟踪误差和观测误差都收敛到零的一个充分小领域内。5)研究了一类严格反馈动态不确定非线性互联大系统的分散输出反馈几乎干扰解耦问题,在系统状态不可测的条件下,设计高增益观测器来构建系统不可测状态,结合模糊自适应控制和backstepping设计方法,给出模糊自适应鲁棒控制器的设计,通过非二次型Lyapunov函数分析证明了设计的控制器不仅保证闭环系统是积分输入到状态实际稳定的,同时在Lp增益意义下抑制了干扰对输出的影响。6)针对上述提出的不确定非线性系统的模糊自适应输出反馈稳定控制、跟踪控制和干扰抑制等方法,分别给出了相应的仿真算例,并验证了所提出方法的有效性和可行性。
钱承山[2]2008年在《空天飞行器多模型鲁棒控制研究》文中进行了进一步梳理空天飞行器(Aerospace Vehicle, ASV)是各国大力发展的新型航空航天飞行器之一,具有重要的军事价值和民用价值。美国等国家都制定了各自的空天飞行器研究计划,且取得了许多重大进展,而目前我国在高超声速方面尚处于起步阶段,很多关键问题还需要深入研究。ASV再入大气层过程中气动参数变化剧烈、控制精度要求高,使得控制系统设计面临许多挑战,其姿态控制系统的设计是一项非常前沿的研究课题。本文围绕这一问题,对ASV再入姿态飞行控制系统设计展开系统研究,并通过理论分析和仿真予以验证。获得的主要结果如下:首先,重点考虑了ASV在跨大气层再入飞行时空气稀薄、气动舵面低效或失效且推力系统关机不能提供推力矢量的情况下,建立了ASV在跨大气层再入时的数学仿真模型,所建数学模型包含完整的6自由度动力学方程和运动方程。气动力和力矩系数是迎角、马赫数、高度及控制舵面偏角的函数,反作用控制系统(RCS)推进器属于开关型的,控制量可近似为常值开关型的量。开环特性分析说明整个模型能够体现出ASV复杂的非线性、耦合性以及快时变性等特点,可满足新一代高超声速飞行器轨迹优化、姿态控制等问题的概念设计和仿真研究。其次,研究了ASV再入跨大气层飞行时的姿态控制问题,建立了ASV再入多区域T-S模糊模型,在各区域设计区域T-S模糊控制器,这样在模糊规则数相同的情况下由于模糊论域的变小从而提高了控制精度。在ASV跨大气层再入飞行时,通过RCS中的反作用发动机推力产生控制力矩来控制ASV的姿态,以补偿气动舵面操纵失效或者部分失效而引起的控制力矩不足;随着空气密度的增加,气动舵面逐步介入控制系统,RCS随之逐步退出。考虑ASV在空气稀薄、气动舵面低效或失效的情况,设计了基于反作用发动机推力的ASV再入姿态飞行控制系统。接着,研究了ASV再入姿态广义模糊多模型跟踪控制问题,通过把一般的模糊模型等价变换到广义模糊模型,从而引入了松弛变量,可以直接求解同一组线性矩阵不等式(LMIs)就能获得全部参数的解,使得求解LMIs的可行性更大,降低了局限性。随后,考虑到ASV再入飞行中很难对各种外界干扰有足够的认识,因此提出新的基于补偿的多模型切换组合控制策略。设计非线性干扰观测器(Nonlinear Disturbance Observer, NDO)来估计外界干扰,通过相应的反馈补偿控制律削弱或抵消外界干扰。基于Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性,仿真结果表明新方案不仅有效且可以提高不确定条件下系统的控制性能和鲁棒性。最后,提出一种基于局部T-S模型的非线性系统非脆弱多模型切换控制,且考虑控制器存在可加性摄动的情况下,给出了非脆弱状态反馈控制器的设计方案。将所设计方案应用到ASV再入姿态飞控系统并进行了仿真,仿真结果表明所设计方案降低了控制器对其本身参数摄动的敏感性,亦即提高了控制器的非脆弱性。
李令莱[3]2006年在《非线性系统的鲁棒故障诊断》文中提出随着动态系统对安全性和可靠性越来越高的要求,近年来故障诊断受到更多的关注,其中基于模型的方法是一个热点研究领域。因为非线性系统和建模不确定在实际中的广泛存在,所以非线性系统的鲁棒故障诊断在理论和实际中都具有重大的意义,但相应的研究成果还较少。本论文主要采用如下两类方案:未知扰动解耦和自适应学习,实现非线性系统的鲁棒故障诊断。首先,我们提出了两种新的未知扰动解耦的非线性滤波算法,并成功应用于故障的检测和分离。第一个算法是基于着名的扩展卡尔曼滤波,并且利用线性矩阵不等式证明了其收敛性。然而,扩展卡尔曼滤波在应用上具有一定局限,因此又进一步提出了扰动解耦的粒子滤波算法,其具有更广的应用对象;并且基于多模型似然比检验方法,实现了非线性随机系统的故障诊断。其次,我们深入研究了自适应学习的方案。对于故障检测与估计问题,通过在观测器中引入滑模项提高了故障检测速度,理论证明了该结论并通过仿真得到了验证;而自适应率的改进保证了估计的有界性。对故障分离问题提出了自适应分离估计算法,相比普通的自适应观测器,分离算法具有许多优势。通过适当设计自适应阈值实现了故障检测和分离;基于故障响应空间的概念,还系统地分析了故障的可检测性与可分离性条件。鉴于上述两项研究的对象具有特殊性,接下来又对更一般的非线性Lipschitz系统提出了其自适应观测器的设计方案,并通过小增益定理证明了其稳定性;采用与此前类似的框架可以将其成功应用于故障诊断问题。事实上,上述两类方案都可以统一于系统状态和参数估计的框架下,因此考虑对系统的状态和参数直接进行估计:基于滑动窗估计理论,应用两种新提出的混合优化算法从而实现了故障诊断的目的。最后还指出了未来的一些研究方向:如最优化性能设计、残差评价技术及网络化控制系统的故障诊断等。
张俊锋[4]2014年在《切换正系统的稳定分析和镇定设计》文中进行了进一步梳理随着时代的发展和科学的进步,人们对于自然界的认识不断深化,研究的控制系统模型也越来越复杂、越来越具体。在现实世界中,许多系统存在这样的特点：(1)不能用单一系统来描述；(2)对于能由单一型建模的系统,用单一的控制器不能达到预期的控制目标。切换系统恰恰为解决这些困难提供了可能性,这使得在过去的几十年,研究者付出大量的精力来研究切换系统。在对切换系统的研究中,一类特别的切换系统——切换正系统吸引了人们的注意。切换正系统可以用来刻画许多实际控制系统,如,通讯网络系统中的雇用TCP协议,空中交通系统中的编队飞行,医疗系统中HIV病毒突变的治疗,等等。尽管切换正系统应用广泛,可是这类系统仅仅在近几年才被重视,许多问题尚未被解决。因此,对切换正系统的研究是一项具有重要的理论意义和应用价值的科学实践。本文主要研究切换正系统的稳定分析和镇定设计问题,论文各章的主要内容如下：第一章是绪论。首先,综述了切换正系统的研究现状,阐述了近年来切换正系统研究的几个热点问题。其次,结合实际问题,介绍了切换正系统的模型及其具体的研究方法。紧接着,给出了一些切换正系统的基础知识以及常用的数学方法。最后,概述了本论文的主要工作。第二章研究切换正系统的稳定和镇定问题。首先,利用多线性余正Lyapunov函数(MLCLF)和平均驻留时间(ADT)切换方法,研究了切换正系统的稳定问题,建立了使系统稳定的充分条件。其次,研究了切换正系统的状态反馈和输出反馈镇定问题,设计了状态反馈控制律和输出反馈控制律。接着,借助模型依赖平均驻留时间切换方法(MDADT),研究了切换正系统的稳定和镇定问题,给出了系统稳定的充分条件,设计了状态反馈控制律和输出反馈控制律。然后,利用线性规划(LP)方法,解决了切换正系统的稳定和镇定问题,设计出了泛化的反馈控制律(增益矩阵的秩不一定是1)。最后,应用LP方法到切换正系统的异步切换控制中,解决了系统的稳定和镇定问题。第叁章研究不确定性切换正系统的鲁棒稳定和镇定问题。首先,研究区间不确定和多胞体不确定切换正系统的鲁棒稳定和镇定问题。利用MLCLF方法,借助区间矩阵和多胞体矩阵的一些性质,分别给出了使系统鲁棒稳定的充分条件和鲁棒镇定的状态反馈律和输出反馈律。其次,借助MDADT切换方法,研究了区间不确定和多胞体不确定切换正系统的鲁棒稳定和镇定问题。最后,考虑了含有外扰输入信号的切换正系统的鲁棒稳定和镇定问题,借助MLCLF方法,建立了使系统鲁棒稳定的充分条件,设计了使系统鲁棒镇定的控制律,得到了最优L1增益。第四章研究切换非线性正系统的绝对稳定和镇定问题,本章涉及的非线性函数满足一定的角域条件。首先,考虑了含有扰动不确定的切换正系统的稳定和镇定问题,给出了使系统稳定的充分条件,设计了使系统镇定的控制律。其次,研究了切换非线性正系统的绝对指数稳定和镇定问题,建立了使系统绝对指数稳定的充分条件,设计了反馈控制律。最后,扩展获得的结论到更一般的系统。第五章总结了全文的主要研究内容和结论,并提出若干值得进一步研究的问题。按照所研究系统的顺序,本论文主要创新点概述为如下叁个方面：1.利用MLCLF方法,分别解决了基于ADT和MDADT的切换正系统的稳定和镇定问题,包括切换正系统的稳定分析、切换正系统的状态反馈镇定和输出反馈镇定。所提出的条件可以通过解简单的LP问题来实现,所获的结论扩展并完善了切换正系统的稳定理论、具有一定的实际应用价值。2.基于区间矩阵和多胞体的性质,分别解决了区间不确定和多胞体不确定切换正系统的鲁棒稳定和镇定问题,提出了使系统鲁棒稳定的充分条件,设计了鲁棒状态反馈律和鲁棒输出反馈律。基于L1增益性能,解决了切换正系统的鲁棒稳定和镇定问题。3.考虑了切换非线性正系统的绝对稳定和镇定问题,建立了使系统绝对指数稳定的充分条件,设计了使系统绝对指数镇定的反馈律。同时,扩展获得的结论到神经网络系统。
朱晓梅[5]2014年在《认知无线电系统中非高斯噪声背景下频谱感知算法研究》文中提出随着无线通信业务的快速增长，有限的频谱资源越来越稀缺，而受传统的静态频谱分配方案的限制，无线频谱资源的利用率并不高。如何提高频谱利用率已成为下一代无线通信亟待解决的问题。在这一背景下，认知无线电技术应运而生，它提供了一种按伺机方式接入、共享和利用频谱的手段，可以有效地提高频率利用率。为了避免对主用户造成干扰，认知无线电需要通过频谱感知监视和检测特定频段上的主用户信号的活动情况，当检测到空闲频谱存在的时候，认知无线电系统可以使用该频谱；而当主用户信号再次出现时，认知无线电系统必须在规定的时间内退出该频段。可见，可靠的频谱感知是实现认知无线电的关键技术之一，其研究具有重要的意义。当前已有一些成熟的信号检测技术可用于频谱感知，但在实际认知系统中，由于通信信道受到非高斯噪声的影响，传统的基于高斯噪声模型的频谱感知技术将出现性能退化甚至失效，同时受衰落、阴影等因素的影响，次用户观测到的主用户信噪比较低，单用户检测性能不佳。本文正是在这个背景下，借助统计信号估计与检测理论、分数低阶统计量理论和多用户协作技术，对非高斯噪声背景下的频谱感知技术进行了深入的研究。本文主要工作和创新包括以下内容：（1）混合高斯噪声中基于线性模型的Rao检测算法：广义似然比检验（GLRT）可实现含未知参数的本地频谱感知，且性能很好，但需要在两种假设情况下对未知参数求最大似然估计，研究表明在混合高斯噪声中未知参数的最大似然估计几乎无法求解，GLRT此时失效。针对此问题，本文将基于线性模型的Rao检测器应用于混合高斯噪声中的频谱感知，该算法仅需在空假设情况下对未知参数进行最大似然估计。为了进一步降低算法的复杂性，文中通过矩估计法代替噪声方差的最大似然估计、时间均值法代替Fisher信息矩阵因子的复杂求导和积分运算，并在不同先验信息条件下推导了检测统计量及其检测性能的理论表达式。此外，为了提高单个次用户的感知性能，本文给出了基于改进的OR准则和Chair-Varshney准则的多用户协作方案。理论分析和仿真结果表明能量检测器在混合高斯噪声中随着非高斯程度的增加检测性能大大退化，而Rao检测器即使在低信噪比条件下也具有较好的性能，且在混合系数的取值范围内单调增加。此外，基于改进的OR准则和Chair-Varshney准则的协作频谱感知有效提高了全局检测概率，大大减少次用户对主用户造成的干扰。（2）广义高斯噪声中基于Rao检测器的协作感知算法：广义高斯噪声下传统的频谱感知算法往往需要各种先验信息，这在实际系统中很难实现。本文提出了基于Rao检验的频谱感知算法，通过推导发现检测统计量仅是噪声形状参数的函数，与主用户信号、信道增益及噪声方差均无关。同时Rao检测器通过对次用户所观测到的信号进行非线性幂运算，有效抑制了噪声的非高斯特性，从而降低了虚警概率，提高了空白频谱的利用率。文中在低信噪比条件下分别推导了Rao检测器和能量检测器的检测概率和虚警概率的闭式解，通过渐近相对效率进一步比较了两种检测器的性能。为了克服衰落和阴影所带来的影响，提出了基于Rao检测器和KM准则的多用户协作方案。考虑到实际通信系统中融合信道由于衰落导致误传的情况，本文进一步推导了算法在瑞利衰落融合信道下的检测性能。理论分析和仿真结果表明在广义高斯噪声中Rao检测器比传统的能量检测器以及基于极性重合矩阵的检测器具有更优的检测性能。更重要的结论是：随着噪声非高斯程度的增强，能量检测器的检测概率降低而Rao检测器的检测概率增加。此外，在瑞利衰落融合信道下，基于多数准则的协作感知可以获得最理想的感知性能，在提高频谱利用率的同时减小对主用户造成的干扰。（3）α稳定分布噪声中基于分数低阶矩的感知算法：由于α稳定分布无二阶和高阶统计量，传统的基于能量和高阶统计量的方法将失效；同时由于其概率密度函数一般无闭式解，常用的基于噪声概率密度函数的复合假设检验方法也将失效。针对上述问题，本文提出了基于分数低阶矩（FLOM）的感知算法，它无需任何主用户信号、信道增益和噪声概率密度函数的先验信息，近似为一种非参数的感知算法，计算简单，易于实现。该算法一方面通过次用户观测信号的分数低阶矩作为统计量，解决了α稳定分布噪声无二阶和高阶矩的问题；另一方面通过分数幂运算降低噪声尖峰，使得感知的虚警降低，从而有效地解决了α稳定分布噪声中频谱感知问题。文中根据中心极限定理推导了感知信道无衰落和瑞利衰落下FLOM检测器的检测概率和虚警概率表达式。理论分析和仿真结果表明，在α稳定分布噪声中能量检测器几乎失效，基于分数低阶矩的感知算法具有较好的感知性能，明显优于柯西检测器，且具有更好的鲁棒性。此外，通过多用户协作技术可以进一步提高感知性能。
吴珍辉[6]2014年在《输入含时滞的前馈非线性系统的饱和控制设计》文中指出传感器或传输延迟导致的时滞现象常有发生,执行器饱和现象也经常出现在控制工程领域。因此,饱和时滞控制设计——系统输入含任意大时滞的饱和控制设计,是一个受到密切关注的较难的课题方向。基于等价变换和鲁棒稳定性理论,零可控线性系统的镇定问题可转化为标称动态同时含多积分器和多振荡器的前馈系统的镇定问题。基于这一观察,本文着重研究多积分器多振荡器级联情形的前馈非线性系统的饱和时滞控制设计。本文主要完成以下工作：首先研究零可控线性系统的饱和控制设计,将问题层层分解后集中研究多积分器多振荡器组成的线性系统,给出简明的饱和控制设计。不再沿用已有的基于无源性原理的方法,而是采用合适的规范型和对应的饱和形式,建立起逐步迭代的分析机制,并随后扩展至含有非线性项的情形。研究输入含时滞的带非线性项的多积分器的饱和控制设计问题,借助特殊的坐标变换,将输入含时滞的前馈非线性系统转换成输入不含时滞的系统,使饱和时滞控制设计退化成简单饱和控制设计问题,不仅减小了分析的复杂度,算法还可以通过调节相关参数来补偿任意大的输入时滞。考虑输入饱和、输入时滞和非线性项的影响,为标称动态同时含多积分器多振荡器的前馈非线性系统设计饱和时滞控制器,此处重点解决了以往补偿任意大输入时滞的算法难以直接应用于多振荡器的难点问题。最后,作为算法的应用,为零可控线性系统和水平弹簧振子(TORA系统)设计了明确的饱和时滞控制律。
吕云芳[7]2005年在《基于模板匹配法的语音识别系统研究与基本实现》文中指出语音识别技术是计算机技术重要的发展方向,它已成为计算机在亿万百姓中普及的关键技术,并且必将成为信息产业的标志性技术和未来计算机的重要特征。当前,语音识别技术已经得到广泛应用,每年生产数以百计的语音识别商品。但是,诸如声控小车、声控电话以及声控家用电器等语音识别产品在人们的日常生活中很少,该领域具有广阔的市场前景。在此背景下,在对语音识别技术进行全面、深入研究的基础上,重点进行基于模板匹配法的孤立词、特定人、小词汇量语音识别系统研究,对现有研究成果加以改进和提高,将其应用于人们的日常生活当中,以方便人们的日常生活、提高人们的生活质量。 本文首先详细介绍了语音识别的研究与发展状况,在语音识别的发展历史、目前存在的问题以及发展方向等方面做了很好的总结,为进一步的语音识别研究打下了良好的基础。然后详细讨论了语音识别系统的基本实现方法,尤其侧重于基于模板匹配法的语音识别系统,进而提出了基于模板匹配法的孤立词、特定人、小词汇量语音识别系统的实现方案,在去噪及端点检测等方面加以特别的重视,并对系统中重要的动态时间归整算法作了四点改进。在此基础上,对系统进行了初步的实现。
周浏阳[8]2015年在《网络控制系统中调度策略的设计与延时的处理》文中提出为处理空间分布的大尺寸被控对象和远程的被控对象,我们可以利用现有的通信网络来实现控制系统中各单元之间的信号传输。由于网络的引入,摆脱了传统点对点控制在处理这些被控对象时所遇到的布线复杂的困境,带来了诸如结构简单,维护方便,可靠性高等优点;但也会带来一些不利影响。本文研究网络引起的通信约束和延时对控制问题的影响。通信约束是指网络的通信资源有限,可能无法传输所有节点需要传输的信息。本文一方面通过设计合理的调度策略,包括指定传输信息的时刻以及选择在传输时刻发送信息的节点,来满足这一约束条件。另一方面,本文还采用了基于模型的结构来减少占用网络传输信息的时间。延时在网络中是普遍存在的,形成的原因包括节点的驱动时序,等待发送信息所消耗的时间,传输所消耗的时间等。针对通信约束,本文讨论了调度策略的设计;针对延时,本文讨论了对传统的Lyapunov-Krasovskii泛函的一种改进方法。主要内容如下。首先,讨论了一族系统在通信约束下抑制最大状态至调度策略的设计。每个系统的控制器和被控对象通过网络相连。网络被建模成一组表示回路开闭的二值开关。由于通信约束的作用,任何时候只能有一个开关保持闭合,亦即只能有一个系统保持闭环。为了选择适当的系统保持闭环,本文讨论了抑制最大状态至调度策略,这种调度策略选择状态最大的系统保持闭环。为了刻画状态的大小,使用的是其范数。已有结论是基于状态的加权范数。本文研究了抑制最大状态至调度策略基于状态的任意范数的情况。虽然在讨论渐近稳定性时,采用不同的范数是等价的,但是根据不同范数所计算出来的调度策略是不同的。第二,讨论了时间触发模式下的最大误差优先调度策略的设计。这里,所有的节点在某些待指定的离散时刻通过网络发送信息。发送的信息用零阶保持器保持,直到下次更新。各个节点的误差被定义为该节点当前实际的状态值和上次该节点通过网络发送的状态值之间的差值。在发送时刻选择误差最大的节点优先发送信息,其他节点的信息则要等待下一个发送时刻来确定是否进行发送。对发送时刻的确定使用了一种时间触发的方式。发送时刻之间的间隔越长,表示通信开销越小。因此发送时刻的最大间隔是一个重要的待设计参数。本文在已有结论的基础上,给出了保证系统稳定的最大间隔的更好的估计,并通过仿真验证了结论的优越性。第叁,讨论了事件触发模式下的调度策略的设计。为减少网络通信,同时在控制器端引入一个模型来对被控对象的状态进行估计,这个估计所得到的状态代替被控对象真实的状态被用来计算控制信号。仅在离散的时刻点,模型的状态通过由网络传输过来的被控对象的状态进行更新。这些离散的时刻点由事件触发的方式决定,即当模型的状态与被控对象的状态之间的误差大于某一个指定的水平时,进行更新。本文讨论了一族挂载在网络上的系统的同时稳定问题。在通信约束下,针对用于更新的被控对象的状态值不能完全传到模型的情况,给出了触发事件的描述,并讨论在这种框架下系统保持稳定的条件。第四,讨论了网络控制系统中延时的处理。讨论的是一个经典的两个倒立摆通过一根弹簧耦合的系统,这是分布式控制技术中的一个典型的实验对象。本文分析了此系统的稳定性及H∞性能,并给出控制器设计的方案。所使用的工具是Lyapunov-Krasovskii泛函。在计算此泛函对时间的导数时,会出现一些二次积分项,为保证负定性,需要对其进行估计。本文使用配方法进行这种估计,并将此方法与Jessen不等式方法进行了比较。
于航[9]2005年在《基于计算机控制的直流伺服系统算法研究及仿真》文中研究表明当今，计算机控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着重要作用。本文主要研究由计算机控制的直流速度伺服系统，它主要由叁部分组成，包括控制部分、功率部分、直流伺服电机。伺服系统是一种与普通电动机调速系统有着紧密联系但又明显不同的系统。伺服系统的要求：工作精度高、调速性能好、带负载能力强、响应速度快、稳定性和可靠性高。 本文首先在传统双闭环PI控制的理论基础上，确定计算机控制的直流伺服系统的总体结构和总体方案；从直流调速系统原理出发，逐步建立了双闭环直流速度伺服系统的数学模型，并对比典型低阶系统分别设计电流调节器与转速调节器，并且建立了整个伺服系统的动态数学模型。然后，本文在传统双闭环控制的基础上，内环的控制算法不变，改变外环控制器的设计算法，主要采用IP控制方案。并且在此方案基础上，建立系统的仿真模型，对该方案进行了仿真，并与传统的双闭环PI控制进行分析比较，结果表明，采用IP控制器的数字式直流速度伺服系统能够能同时满足伺服系统快速跟踪和抗扰动能力，能实现对速度阶越指令的快速无超调跟踪和稳态无静差，以及对电机伺服系统参数的变化和扰动具有很强的鲁棒性，满足直流伺服系统的要求，并且算法简单，与传统的PI控制相比具有明显的优势。接着，再与Bang-Bang控制方法结合，进一步地改善IP控制器的控制效果，建立了改进算法的新型控制器及其仿真模型，通过仿真证明，改进后的控制方法能够使系统起动过程加快，很快达到稳态，并且稳态后仍有很好的鲁棒性和无差性，进一步改善了直流速度伺服系统的性能。
冯少辉[10]2003年在《模型预测控制工程软件关键技术及应用研究》文中研究表明本文面向工程应用，对模型预测控制工程软件的关键技术、算法以及它们在生产过程中的应用进行了深入研究。从模型预测控制工程软件的实现和实际需要出发研究了模型预测控制算法的模型预测、稳态优化技术、简化稳态优化计算的方法等等。针对两个实际工业过程通过特性分析给出了基于模型预测控制的控制方案并进行了应用和仿真研究。最后研究了基于MiniMax原理的PID控制器鲁棒参数整定。 本文的主要成果及创新包括： 1．介绍了自主开发的模型预测控制工程软件—FrontAPC的体系结构以及具有的特点。并在多变量模型预测控制基本算法描述的基础上给出了这些功能的实现形式。 2．在状态空间框架内，利用参数模型和非参数模型的结合，通过对模型预测和反馈校正的改进，作者给出了可以处理非稳定对象的模型预测控制改进算法。并对过程工业中经常遇到的大时间常数稳定系统和积分非稳定系统进行了仿真研究，对于大时间常数系统改进算法可以用更小的模型时域实现有效控制。对于积分对象改进算法也可以取得很好的控制品质。 3．作者系统地给出了可以满足多变量模型预测控制系统的多种控制要求：初始可行解判断、软约束调整、经济优化实现、克服多解等的基于二次规划的稳态优化技术。并尝试利用目标规划原理把多目标的稳态优化用一个单一的优化命题描述从而简化计算。 4．针对PTA生产中的浆料浓度控制系统，提出了非线性补偿+模型预测控制的控制策略，并且针对过阻尼系统使用单值模型预测控制进行控制，在控制品质变化不大的情况下单值模型预测控制算法计算速度更快、更容易实现、便于在DCS实现。该系统已投入现场运行5个月，取得显着的经济效益。 5．在进行溶剂脱水塔先进控制与优化研究时，根据溶剂脱水塔塔釜组分一定而且为两元精馏的特点给出了判断当前工作点是否最优的11 摘 要 方法，最后对溶剂脱水塔先进控制进行了分析和仿真。目前先进控 制系统投运工作正在进行之中。 6．PID基础控制回路控制品质的好坏会影响模型预测控制实施品质， 作者利用SQP算法对PID控制器进行了MiniMax意义下的鲁棒参 数整定研究。通过仿真可以发现利用合适的性能指标EISE，可以使 不确定范围内所有模型闭环响应的最差性能指标达到最好。仿真研 究表明这种方法十分有意义。
参考文献：
[1]. 非线性系统模糊高增益输出反馈控制器设计[D]. 李长英. 大连理工大学. 2013
[2]. 空天飞行器多模型鲁棒控制研究[D]. 钱承山. 南京航空航天大学. 2008
[3]. 非线性系统的鲁棒故障诊断[D]. 李令莱. 清华大学. 2006
[4]. 切换正系统的稳定分析和镇定设计[D]. 张俊锋. 上海交通大学. 2014
[5]. 认知无线电系统中非高斯噪声背景下频谱感知算法研究[D]. 朱晓梅. 南京邮电大学. 2014
[6]. 输入含时滞的前馈非线性系统的饱和控制设计[D]. 吴珍辉. 中南大学. 2014
[7]. 基于模板匹配法的语音识别系统研究与基本实现[D]. 吕云芳. 河北工业大学. 2005
[8]. 网络控制系统中调度策略的设计与延时的处理[D]. 周浏阳. 哈尔滨工业大学. 2015
[9]. 基于计算机控制的直流伺服系统算法研究及仿真[D]. 于航. 大连交通大学. 2005
[10]. 模型预测控制工程软件关键技术及应用研究[D]. 冯少辉. 浙江大学. 2003
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