一类不确定广义系统的容错控制

讨论执行器正常或出现故障时,不确定广义系统容错控制器设计问题。首先,利用线性矩阵不等式(LMI),设计状态反馈,使得广义系统执行器未出现故障时渐近稳定。接着,当广义系统的执行器出现故障时,设计状态反馈使得闭环广义系统渐近稳定。进而,利用LMI,设计广义系统在状态反馈作用下具有完整性的容错控制器。     

基于增益调度的大压力筒压力跟踪控制

针对大压力筒压力控制的大惯性特征,采用控制进出压力筒液体容积的方式,实现压力筒内部压力的精确跟踪。建立系统非线性数学模型,在平衡点处线性化系统状态方程,采用极点配置方法设计系统在平衡点处的状态反馈解耦控制器。结合增益调度控制器设计策略,采用Back to turn(BTT)方法,得到系统全局保稳定控制器。仿真结果表明了本文所提出的控制器设计方法的有效性。     

基于加速度反馈的智能梁的受迫振动主动控制

针对含可用微分方程描述的外激励的受迫振动系统,考虑外激励的影响,将描述外激励的状态方程与振动系统状态方程联立,基于最小误差激励和状态导数反馈控制思想,设计一种考虑外激励的加速度反馈控制器,用于智能梁的受迫振动的主动抑制。由于此控制方法不是采用状态反馈或部分状态思想设计的位移或速度反馈控制而是加速度反馈,在采用加速度测量的测控系统中,可省去由测试加速度信号经一次或两次数值积分分别获得速度、位移信号的步骤,由此可避免数值积分引起的累积误差的影响。另外,由于此控制器设计过程考虑外激励的影响,较之未考虑外激励影响的加速度反馈控制器,在抑制智能梁的受迫振动控制中,发挥出了更好的控制品质。     

基于非线性反馈积分滑模控制的船舶航向自动舵设计

为设计一种节能并且鲁棒性强的船舶航向保持控制器,将非线性反馈算法与积分滑模控制相结合,设计非线性反馈积分滑模控制器用于船舶航向保持。非线性反馈积分滑模控制器建立在积分滑模控制器的基础上,利用非线性函数处理反馈误差,从而达到节能的作用。证明了积分滑模曲面的李雅普诺夫稳定性,并进行了仿真实验。从仿真结果可以看出,非线性反馈积分滑模控制在不影响航向保持精度的前提下,能够降低舵力,但是,船舶的横漂运动和转艏运动会受到影响。在设计非线性反馈积分滑模控制器的同时,分析了非线性反馈算法对船舶各状态的影响,对非线性反馈算法的进一步改进具有一定的参考价值。     

基于Lyapunov稳定性的船舶航向保持控制器非线性反馈改进

[目的]船舶航向保持是船舶自动导航的核心,其实现离不开非线性控制算法的设计。为了简化控制器的设计过程,提高系统鲁棒性,节省控制器的能量输出,提出一种基于Lyapunov函数改进的具有非线性反馈的控制器。[方法]首先,通过构建Lyapunov函数,简化控制器设计过程,避免非线性控制律对消系统的非线性项;然后,用指数函数处理后的航向误差代替航向误差本身的非线性反馈项,优化控制系统设计,减少能耗;最后,以实际船舶"育鹏"轮为例进行系统仿真。[结果]结果显示,采用上述方法设计的控制器控制效果良好,更加节能,且系统具有鲁棒性。[结论]研究表明,非线性反馈项的引入可以优化控制系统,其能节能的优点在实际工程应用中具有重要意义。     

基于反馈线性化的船舶航向自适应模糊滑模控制与仿真

针对非线性船舶航向控制中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点,基于反馈线性化方法和模糊系统的逼近能力,提出了一种新的基于反馈线性化的自适应模糊滑模控制器的设计方法,并在李雅普诺夫稳定性理论的基础上导出了自适应律。以某船为例,并利用Matlab进行仿真研究,仿真结果表明所设计的控制器是有效的。     

海上拖缆自动定深装置状态反馈控制系统设计与仿真

目前,海上地震石油勘探系统中实际使用的拖缆自动定深器大多采用PID控制算法,以及采用压力传感器实时采集压力来进行深度闭环控制.本文在建立自动定深器状态反馈方程的基础上,设计了带全维状态观测器的状态反馈控制系统,并且对该系统进行了仿真分析.结果表明,利用本文所设计的控制器,该系统的动态特性明显优于经典控制器,可以为后续拖缆深度控制系统控制算法的优化提供参考.     

船舶电力系统带电压反馈的超导磁储能装置的H_∞鲁棒非线性励磁控制

电力系统的暂态稳定在控制方面是典型的非线性问题。针对非线性特性,提出直接反馈线性化和非线性鲁棒H∞控制理论加超导磁储能系统(SMES)相结合的励磁控制器设计方法,在励磁控制规律中引入机端电压偏差的比例积分控制,使设计的控制器不仅提高了电力系统的暂态稳定,而且当机械功率由于负荷变化机端电压仍能回到给定点运行。使用MATLAB/SIMULINK仿真结果表明提出的带电压反馈的控制器在增强电力系统的稳定性及改善机端电压精度有很好的控制效果。     

基于T-S模糊模型的船舶舵减横摇H∞状态反馈控制

提出了一种新的船舶舵减摇控制器的设计方法。首先建立了船舶横摇和艏摇运动控制的Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型,然后利用并行分布补偿(PDC)原理,得到了该系统的H∞状态反馈模糊控制器。应用李雅谱诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法推导了H∞控制器的设计。仿真结果验证了所设计H∞模糊控制器能够有效地减小横摇。     

船舶锅炉水位数学控制系统

本文根据船舶锅炉汽包水位在给水流量作用下的动态特性，得到了汽包水位单元的Ｚ传递函数。运用数学数字直接设计法，在汽包给水量控制水位的闭环系统中，引进蒸汽流量信号作为前馈信号，设计了锅炉双冲量水位数字调节系统。通过对反馈系统箭馈系统的分析和计算得到了反馈数字控制器和前馈数字控制器的Ｚ传递函数，并得出了控制器的微机实现的算法。     

基于反馈线性化的船舶自动舵动态滑模控制

针对船舶自动舵的航向控制问题,结合高阶滑模和动态滑模控制的设计思想设计了一种船舶自动舵动态滑模控制器.首先设计出包含舵机特性的船舶航向控制仿射非线性系统模型,其次通过状态反馈的方法将原模型变为等价的完全可控型线性化系统,然后设计出动态滑模控制器.仿真结果表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好的自动跟踪设定的航向,而且能有效的抑制系统的抖振现象,达到设计目的,为研究船舶自动舵控制提供一种参考.     

基于一类2D系统有记忆状态反馈H∞保性能控制

基于Roesser模型研究不确定非线性离散时滞2D系统的H∞控制保性能问题,在非线性项和不确定项满足特定的条件下,分别导出具有H∞控制性能的有记忆状态反馈保性能控制器存在的充分条件,寻找出H∞保性能控制器的优化设计方法,使得闭环系统在渐近稳定的同时,小于某个确定的上界.最后通过仿真验证有记忆状态反馈H∞保性能控制器设计方法的有效性.     

基于指数函数非线性反馈的船舶航向保持控制

为研究船舶航向保持控制问题,本文以“育鹏”轮为研究对象,建立了其非线性Nomoto船舶模型,设计了基于闭环增益成形算法的指数函数非线性反馈控制器,并以“育鹏”轮的非线性模型为被控制对象,用Matlab的Simulink工具箱进行系统仿真研究。系统仿真结果表明,建立的非线性Nomoto数学模型精度良好,设计的控制器进行船舶航向保持控制时效果优异,并且更节能。使用这种方法设计的控制器,可以很好地进行船舶航向保持控制,对今后的船舶运动仿真和控制器的设计具有重要意义。     

基于LMI的舰船电力系统鲁棒H∞建模方法研究

基于鲁棒H∞控制的方法,提出并建立了3台发电机并联运行工况下舰船电力系统的数学模型.介绍了鲁棒控制的线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)算法,利用该算法设计了状态反馈控制器,并对含有该控制器的系统进行了仿真研究.     

规则纵浪中船舶参数激励横摇运动的鲁棒控制

为有效控制船舶在参数横摇运动中的失稳状态,根据规则纵浪中船舶参数横摇系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器.采用精确反馈线性化方法将纵浪中船舶参数横摇系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器.在考虑不同的干扰和模型摄动情况后进行了仿真试验.仿真结果表明该控制策略对于船舶参数横摇系统十分有效,且鲁棒性能令人满意.算法的设计过程简单,物理意义明显.     

水下滑翔机的反步与反馈线性化控制对比研究

水下滑翔机是高阶非线性系统,传统的线性控制方法在滑翔机俯仰角大幅度转换过程中易出现调整时间变长,控制精度下降等问题。通过研究水下滑翔机动力学模型,在保留模型非线性特征的前提下,分别设计了基于反步法以及基于输入输出反馈线性化的水下滑翔机纵倾运动控制器。数值仿真表明,在俯仰角大范围转换动态过程中,2种方法均能实现滑翔机纵倾运动的控制,反步控制器更适宜用于俯仰角的控制,而输入输出反馈线性化对压载水囊质量的控制则更胜一筹。     

具有不确定性的船舶航向鲁棒控制LMI方法研究

首先给出了具有不确定性的船舶航向控制系统模型,对于标称模型给出了传统PID控制器的设计结果;根据鲁棒控制器设计的LMI处理方法的相关理论,设计出满足性能指标要求的鲁棒的输出反馈控制器.仿真结果的比较,验证了该设计方法的优越性和实用性.     

基于RBF神经网络的水面船舶轨迹跟踪控制

针对速度矢量不可测、动态参数不确定以及具有未知扰动和磁滞特性的水面船舶系统,提出一种基于径向基函数神经网络的自适应反馈轨迹跟踪控制方案。根据船舶的状态矢量,利用高增益观测器估计水面船舶系统的不可测速度矢量,并通过一个函数描述间隙类磁滞对系统的影响。利用径向基函数神经网络的逼近能力和反步法设计控制器,基于李雅普诺夫稳定性理论,验证所设计控制器的稳定性,证明系统所有的闭环信号都是半全局一致有界的。通过仿真验证了控制器的有效性。     

一种新型导弹姿态稳定回路设计方法

针对参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法即采用定量反馈理论(QFT)设计,导弹在发射及转弯过程中,系统模型参数具有较强不确定性,且弹体参数随时间连续变化.本文以某型巡航导弹俯仰通道为研究对象,将定量反馈理论控制律设计方法应用于巡航导弹俯仰稳定回路控制系统的设计之中,设计该对象的姿态控制器并进行仿真研究.仿真结果表明,所设计的控制律满足导弹不同特征点的鲁棒稳定性指标和跟踪性能,且与传统PID控制相比,系统的过渡过程和超调量有了明显的改善.     

基于反馈线性化与闭环增益成形的减摇鳍控制

根据减摇鳍系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、已设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。算法的设计过程简单,物理意义明显。