基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数整定

为了解决由于磁浮列车悬浮系统模型存在复杂非线性所带来的控制器参数整定难题,考虑仅依靠悬浮系统单次悬浮调试的输入输出数据来实现控制器参数整定,研究了基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统快速参数整定方法. 首先,通过磁浮列车悬浮系统的建模分析了悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性;其次,针对虚拟参考反馈参数整定方法存在的参考模型确定问题,利用估计闭环响应方法来实现数据驱动的控制器参数整定;并且考虑到数据中存在的干扰噪声会影响控制器参数整定,提出了基于信号投影的磁悬浮系统数据噪声抑制方法;最后,以单铁磁悬浮系统为研究对象,通过单铁悬浮实验验证了本文提出的基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数整定方法的有效性. 研究结果表明:悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性会给参数的快速整定带来较大困难;基于信号投影的噪声抑制方法能够将带噪声数据的方差降低54.1%;基于数据驱动的参数整定方法能够快速地整定好悬浮系统控制器参数,经参数整定后的系统相较于初始条件下只粗调好的PID反馈控制系统的阶跃响应超调量下降72.0%,平方误差积分 （ISE）下降79.8%,绝对误差积分 （IAE）下降54.5%.      

Robust Stability and Performance Comparison of PID and PPI Control

Predictive PI (PPI) control form, capable of time delay compensation, has been put forward recently.This control algorithm is essentially a PI controller with enhanced derivative action, which is not only suitable for long time delay process, but also of simple structure and excellent robust stability. The performance of PPI controller was demonstrated and compared with that of traditional PID controller by different tuning methods.     

交流电机调速系统的分数阶PIλ控制

主要讨论了分数阶PIλ控制方法并将其应用到交流电机调速系统中.介绍了分数阶PI控制器的设计,并利用Tustin算子生成函数将分数阶微积分由S域变换到Z域,利用连分式方法展开,实现了分数阶PIλ控制器的离散化.将其应用到交流电机调速系统,对分数阶控制器和传统整数阶PID控制器控制特性进行实验对比,研究结果表明:分数阶PIλ控制器相比传统整数阶PID控制器具有更好的控制效果.     

基于计算智能的高压直流输电系统自适应控制

HVDC系统的常规控制普遍采用PI控制策略,该策略是基于固定增益的稳定运行状态进行控制器设计的.由于HVDC系统的响应随运行状态的变化而改变,使得PI控制器的性能很难实现最优.本文基于计算智能理论(Computational Intelligence,CI),将粗糙集理论与粒度计算技术相结合,提出了一种新型的高压直流输电自适应控制器,该控制器可根据HVDC系统运行参数的动态变化对增益大小进行调节,从而使系统的控制性能得到优化,仿真试验结果证明了这一结论.     

基于管制员负荷的空域容量评估新方法

构建一种基于管制员负荷的空域容量评估模型,以实现对空域容量的有效评估.在以往研究的基础上重新界定了管制员负荷的标准,提出了指挥余度、必要指令点、指令周期等概念.根据容量评估的基本流程,以管制员的工作负荷作为空域容量的限制,构建出新的空域容量评估框架.以西安进近空域为例进行空域容量评估,取得与实际非常接近的结果,证明方法的有效性.     

多视点标定图像的交替迭代度量重建方法

提出了一种针对相机内部参数已标定的多视点图像交替迭代度量重建方法.该方法以目标空间中重建的3D点到匹配特征点的反投影线间的距离作为重建误差的测度,使误差函数形式上更简洁且具有明确的几何意义.重建过程通过对相机外部参数中的旋转矩阵、平移量和3D重建点交替迭代完成,其中平移量和3D点一起估计,避免了它们与旋转矩阵中的元素间的尺度差异引起的数值偏差.利用合成数据和真实图像的计算分析均表明本文方法有较高的重建精度,具有实用性.     

基于自适应动态面的航向跟踪控制器设计

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单。所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整。以中远集装箱船COSCO Shanghai号为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的。     

船舶航向非线性系统的动态面控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种航向控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单,所设计的控制器能够保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹。数字仿真结果表明,控制系统对给定航向的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性。     

基于PSO的多叶准直器PID控制器参数优化研究

针对放射治疗系统中多叶准直器叶片位置精度的控制要求,描述了适形放射治疗装置中多叶准直器的结构和工作原理.把驱动多叶准直器叶片运动的无刷直流电机作为被控对象,提出了基于PSO算法的PID控制器的设计方法.首先,对无刷直流电机进行了建模,而后,采用基本粒子群算法对无刷直流电机的PID控制器各项参数进行优化,以保证多叶准直器叶片的到位精度,满足适形放疗的要求.仿真结果表明所使用的方法能较好地满足多叶准直器叶片位置控制的精度要求,各项控制指标明显优于传统整定方法.     

半主动悬架系统控制仿真

基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了汽车半主动悬架的模型参考自适应控制器.自适应控制器包括可调前置控制器和状态反馈控制器.推导了自适应控制律与约束条件.结果表明:该控制器具有很好的鲁棒性和抗干扰性,对系统非线性和模型参数的不确定性具有广泛的适应性.仿真证实了控制器设计的有效性.     

基于遗传算法的PID智能控制器设计

根据实际应用的需要,设计出一种基于遗传算法的PID控制器．该控制器首先采用遗传算法优化PID控制器的参数,得到一组参数的最优值,在实际控制过程中利用遗传算法不断优化PID参数,从而提高PID控制器的控制性能和自适应能力．以确保系统的动态和稳态性能最优．根据设计结果采用Matlab对此进行仿真,仿真结果表明：与常规的PID控制器相比,这种基于遗传算法优化的PID控制器用于实际控制系统可达到良好的动、静态性能和自适应能力．     

吊舱推进电机的无模型自适应滑模矢量控制

为解决半潜船吊舱推进电机控制系统中负载扰动造成的转速跟踪性能差的问题, 提出一种基于数据驱动的吊舱推进电机转速矢量控制方法; 对包含未知负载扰动的推进电机转速方程进行离散化处理, 给出关于输出转速与输入电流离散后的非线性转速系统; 由于非线性转速系统方程中变量较多且负载扰动模型未知, 设计了基于数据驱动的无模型自适应控制器, 并给出了伪偏导数估计算法; 采用滑模观测器观测螺旋桨负载扰动, 同时给出了滑模控制器; 结合无模型自适应控制和滑模控制给出了负载扰动下的无模型自适应滑模(MFASM)控制方案; 构建了吊舱推进电机无模型自适应滑模矢量控制调速系统, 并在MATLAB/Simulink环境下给出了仿真结果。研究结果表明: 在船舶正常作业恒定转速下, 在0.3~0.5 s时间区域内, 采用MFASM矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别为2、6 r·min-1; 在0.8~1.0 s时间区域内, 采用无模型自适应滑模矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别1、3 r·min-1; 对于船舶操车作业的可变转速情形, 采用MFASM矢量控制方案的推进电机转速和转矩达到稳态的时间比PI矢量控制方案少0.01~0.03 s。可以看出, 采用MFASM矢量控制方案可改善吊舱推进电机转速跟踪性能, 是一种有效的抑制负载扰动的数据驱动控制方法。      

分数阶干扰观测器在电机调速系统中的应用

针对交流电机调速系统是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,电机参数的变化、非线性、不确定性等因素不仅引起转矩脉动和误差,同时也引起线性PI控制器性能下降的特点,提出了一种PI控制和分数阶干扰观测器相结合的控制方法．这种方法通过构造分数阶干扰观测器来预测该结构系统中的各种干扰,并根据预测到干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响．仿真实验表明,这种控制方法具有较强的适应性和稳定性．     

NUMERICAL ANALYSIS FOR VIBRATION CONTROL OF BEAMS WITH ACTIVE CONSTRAINED LAYER DAMPING TREATMENTS

IntroductionThe conventional passive constrained layerdamping (PCLD) treatments[1～ 3] are applied tomachines and structures widely over the lastcentu-ry because they are reliable and simple,however,they are not intelligent. Once the damping treat-ments are installed,they can not be adjusted andcan not adapt themselves to changeable environ-ment.Recently,active damping has received in-creasing attention in the aeronautic and astronauticindustries because of its significant and adjustabledamp…     

基于滑模双环控制的感应耦合电能传输系统设计

为解决轨道交通供电负载频繁波动使得系统输出恒压困难的问题,提出了基于滑模控制和PI控制的双环控制策略.首先对原边建立离散时间动态模型、副边采用大信号模型分别进行建模;其次,基于系统建模设计双环控制策略,采用滑模控制控制电流内环、PI控制控制电压外环;最后,对设计的双环控制进行了实验验证.验证结果表明:恒压下进行70 Ω和50 Ω电阻切换时,电压变化约5%,并在15 ms左右恢复到稳定值,因此,在负载波动的条件下该控制策略能保证输出电压恒定和快的响应.      

基于高速开关阀的气压电控辅助制动装置

为了满足商用车辆纵向驾驶辅助系统对于自动制动的要求,设计了一种基于高速开关阀的气压电控辅助制动装置。建立了装置的数学模型,设计了抗积分饱和的PI控制器,采用脉宽调制方法动态调节高速开关阀,实现对车辆制动压力的主动控制。搭建了电控辅助制动装置的硬件在环仿真试验平台,对其控制效果进行试验验证。分析结果表明:该装置不仅能够快速准确地响应制动指令,其稳态误差小于0.01 MPa,响应时间小于0.3 s,同时具有安装方便,与商用车制动系统兼容性好的优点。     

基于MC33033和CPLD的自动门控制系统

介绍了以CPLD和电机控制器MC33033为核心的自动门控制系统,CPLD实现自动门的运行状态控制,MC33033实现自动门往返运行以及正反转分别调速,实现自动门的智能化控制.该控制系统的特点是简单、可靠、开发成本低.文中给出了实验结果.     

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无论是经典还是现代控制理论,大多是建立在线性系统基础上,目前对非线性系统还没有比较成熟的理论.常规PID控制在对象变化时,控制器的参数不能自动修改适应.将模糊控制与PID控制相结合,利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定,设计了一种模糊自适应PID控制器.在分析汽车模型的基础上,采用PID控制、模糊自适应PID控制两种方法,联合Simulink软件分别对汽车的防抱死制动系统（ABS）进行刹车运动仿真研究,极大地提高了模糊控制方法和PID控制算法的应用性能.结果表明,模糊自适应PID控制方法可以达到更好的制动效果,提高了系统的动态性能和安全性能.     

永磁直线同步电机扰动观测器仿真研究

永磁直线同步电机驱动系统没有机械阻尼、抗扰动性能差,为了抑制参数及负载变化对控制系统的影响,提高系统的跟踪精度,利用受控系统的反动态方程式来设计扰动观测器.将扰动观测器所产生的推力,前馈给比例-积分位置控制器增加系统的动态响应,采用了扰动观测器和比例-积分位置控制器构建了控制系统.通过仿真与没有扰动观测器的比例-积分位置控制相比较,结果表明,该控制方法抑制外部扰动效果好,有效地提高了系统控制性能的响应.     

基于三维模型重构技术的公路预制构件尺寸检验评价方法

为使公路工程异形混凝土预制构件的制造尺寸检验评价适应工业化建造要求，应用三维模型重构技术检验评价了异形混凝土预制构件尺寸，提出了高精度、自动化异形混凝土预制构件尺寸检验评价方法，包括三维模型重构、点云数据处理和检验评价体系3个环节；总结了基于三维摄影的点云模型重构技术的原理和关键环节，研究了基于坐标转换和包围盒的无关点云自动剔除算法，并通过2个实例验证了该算法的效果；研究了点云整体配准和3类局部配准方法，针对不同形状的构件和不同位置的细部构造，结合工程需求进行对照；考虑工程需求并与配准方法对应，提出了基于彩色误差云图和数理统计方法进行构件尺寸检验评价的3种判异原则，包括误差均值和标准差判异原则、误差极值判异原则、综合判异原则；综合分析彩色误差云图和误差分布，利用判异原则对箱型涵洞侧墙和管型涵洞侧墙实例的尺寸进行了检验评价。研究结果表明:3种判异原则分别适合对预制构件进行整体宏观、局部单项和先整体后局部的检验评价；采用三维模型重构技术建立的异形混凝土预制构件点云模型，与实际构件相比其长度和宽度的误差均值约为1.5 mm，三维模型重构技术可以替代人工测量；能够自动化剔除无关点云，并执行更为严格且符合工程需求的构件尺寸检验评价。