仿射非线性系统的解耦与线性化

讨论了仿射非线性系统的非线性状态反馈解耦控制律的更一般形式,提出并证明了当系统的相对阶次之和小于系统维数时,非线性闭环解耦系统实现线性化并保持其解耦性不变的条件．     

CCM Buck变换器的精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在CCM Buck变换器仿射非线性模型的基础上,推导出了对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到了Buck变换器的精确反馈线性化模型。在此模型的基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计了滑模变结构控制器.对比研究表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,表现出更强的鲁棒性.     

Boost变换器状态反馈精确线性化控制

采用状态空间平均建模方法,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型。从理论上证明了所建立的系统模型满足状态反馈精确线性化的能控性条件和对合条件,推导出所构造的非线性输出函数, 得到非线性状态反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化;详细分析了反馈系数的选取。最后为验证所提控制方案的优越性与无源性控制方法进行了数值仿真对比分析,仿真结果显示,基于本控制方法的系统性能优越,各项性能指标均优于无源性控制方案。     

Boost变换器状态反馈的精确线性化控制

将控制目标引入系统状态方程,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型.从理论上证明了所建立的系统模型满足状态反馈精确线性化的能控性条件和对合条件,构造了相应的非线性输出函数,得到非线性状态反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化,并详细分析了反馈系数的选取.所提控制方案不需要附加电压比例积分(PI)环节,控制简单,对输入电压、负载和系统元件参数扰动均具有较强的鲁棒性.仿真结果表明,基于文中所提控制方法的系统性能优越,各项指标均优于无源性控制方案.     

一般非线性控制系统的零动态与弱正则标准形

将零动态分为几种类型,运用泛函分析等工具,研究了一般非线性系统与其作为仿射非线性系统的伴随系统的零动态之间的关系．结果表明,两者之间存在密切关系．通过这些联系,并利用仿射非线性系统的已有结果得到了一般非线性系统的弱正则标准形,从而简化对输出跟踪等一些问题的处理．     

高速公路主线的鲁棒限速控制

将高速公路限速系统视为一个不确定性系统,该系统应当具备一定的鲁棒性与鲁棒稳定性,即对其中每一个对象都可以保证其反馈系统的内稳定。为了增强高速公路限速系统的鲁棒性与鲁棒稳定性,运用基于宏观交通流模型建立非线性状态方程的方法,使模型在一定扰动的情况下保持稳定。采取以下几个步骤进行分析和运算:(1)从整个不确定性仿射非线性系统出发,寻找它的公称状态空间模型;(2)应用状态反馈线性化方法,把公称的仿射非线性系统严密线性化;(3)通过考虑仿射非线性系统的不确定性,使得反馈线性化系统可以用加法不确定性线性系统或乘法不确定性系统来描述;(4)针对反馈线性化系统,用D-K迭代法或μ-K迭代法进行线性鲁棒控制器设计;(5)把线性鲁棒控制器回代到仿射非线性系统中,从而得到非线性鲁棒控制器。进而将这种方法运用在实际算例中,检验了该方法的实用性与可靠性。     

水轮机模型的精确线性化

基于非线性微分几何控制理论,本文给出了水轮发电机组模型的精确线性化过程。同时,从理论上证明了系统满足状态反馈精确化的条件,推导出了非线性系统的反馈规律,实现了原系统的状态反馈精确线性化。     

基于干扰观测器的磁悬浮系统精确反馈线性化

磁悬浮系统是开环不稳定的强非线性系统。为了提高机床磁悬浮系统的悬浮精度,该文结合反馈线性化方法和干扰观测器补偿对磁悬浮系统进行精确线性化。对磁悬浮系统反馈线性化误差进行了分析,建立了磁悬浮系统反馈线性化误差模型。设计了干扰观测器,并分析了干扰观测器对反馈线性化误差的补偿作用,最后进行了实验研究。研究表明:干扰观测器能够有效补偿反馈线性化误差,获得精确线性化模型。实验结果表明:磁悬浮进给系统的磁悬浮工作台实现了精确线性化,工作台悬浮精度大幅度提高,达到μm级精度。     

精确反馈线性化中虚拟输出函数的求解与应用

为使精确反馈线性化方法得到更广泛的应用,给出虚拟输出函数的简便求解方法．首先将虚拟输出函数的求解转化为偏微分方程组的求解,然后针对这类偏微分方程组的特点提出仿照求解齐次线性方程组的方法可以简便的求出虚拟输出函数．利用该方法为非线性舵鳍联合系统实现了状态反馈线性化,并基于闭环增益成形算法设计了非线性鲁棒控制器,仿真表明该控制器对原非线性系统能起到良好的控制作用．该方法简单、实用,对于状态反馈线性化的实现具有一定的指导意义．     

单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制

结合状态反馈精确线性化和线性鲁棒控制理论研究单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制问题,给出一种简洁实用的非线性鲁棒控制器设计方法,先用反馈精确线性化构造相应的线性系统的鲁棒控制策略,然后再用预反馈求出原非线性系统的控制律,最后证明该控制律对于单电磁铁悬浮系统具有鲁棒性.     

仿射非线性系统模糊控制及应用

针对一类仿射非线性系统，研究其模糊建模与控制问题，通过介绍一种线性化处理的方法，可将原非线性系统用一组局部T-S模糊模型来描述，在此基础上，采用并行分布补偿(PDC)技术对每个局部模型进行状态反馈控制器的设计，为了保证闭环系统稳定，提出将控制器综合问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的凸优化问题，即寻找一个公共的对称乒定矩阵P，应用LMI理论求取控制器参数，整个设计过程自然直观，最后以Sprott混沌系统为例进行仿真试验，结果表明该设计方法的有效性。     

基于动态神经网络解耦线性化的内模控制

采用动态神经网络对一类多变量仿射非线性系统进行建模，利用解析求得的模型动态逆，将非线性对象近似输入输出解耦线性化。针对复合后的伪线性系统采用内模控制，分析了存在建模误差的情况下闭环系统的鲁棒稳定性。仿真表明了所提方法的有效性。     

双电机传动定速比控制的反馈线性化方法

针对三相异步电动机系统这一非线性、多变量、强耦合的控制对象，利用非线性几何理论中的反馈线性化方法，实现系统的精确解耦和全局线性化，从而可以利用线性控制理论对分解出来的线性化的转速子系统和转子磁链子系统进行控制，因而比较容易实现定速比控制．利用数字仿真可以证明这一方案是可行的，且系统具有良好的静、动态性能．     

基于扩张状态观测器的多机系统非线性协调控制

针对精确反馈线性化(EFL)的非线性控制器鲁棒性差、结构复杂的缺点,提出了基于扩张状态观测器(ESO)的多机电力系统汽门和励磁的非线性分散协调控制策略。同时给出了基于EFL的分散协调控制策略。数字仿真表明,当标称参数与电网实际一致时,基于ESO的非线性控制器能达到EFL控制器的非线性控制效果,但基于ESO的非线性控制器设计无需电网的有关参数,在标称参数与实际电网参数有误差时,基于ESO的非线性控制器较EFL具有更佳的鲁棒性和适应性。     

带有界扰动的仿射非线性系统的鲁棒输出反馈控制

研究带有界扰动的仿射非线性系统的鲁棒输出反馈控制问题。基于相对阶和零动态的概念,利用反馈线性化的方法,得到线性动态输出反馈控制律。当反馈控制律作用于该系统时,无扰动的闭环系统是渐近稳定的,当扰动较小时,系统的状态能够收敛到原点的一个小邻域内,并给出仿真算例说明该结论的可行性和有效性。