具有降阶模型的多变量鲁棒自适应前馈控制器

本文提出了一种多变量鲁棒自适应前馈控制器。该控制器采用低阶模型来控制参数未知的高阶多变量系统时,在可测干扰和有界不可测干扰作用下能保证自适应系统稳定运行。当可测干扰与系统输出之间存在未建模动态时,它可以对可测干扰实行有效的动静态补偿。当只有有界干扰作用时,它能使有界干扰对系统产生的影响最小。本文还给出了采用所提出的控制器控制某钢厂间歇式余热锅炉的仿真结果。     

带解耦和Smith补偿器的混合煤气热值控制

采用常规仪表对混合煤气热值进行控制，难以达到满意的控制效果，因为混合煤气热值控制是一个强耦合、大滞后控制系统。对系统的耦合和大滞后问题作了详尽分析，并采用小型DCS控制器进行控制，应用前馈补偿法对系统耦合进行了静态解耦，应用Smith补偿器对热值检测滞后进行了动态补偿。控制结果表明：混合煤气热值稳定，并且提高了系统的控制精度。     

基于单个神经元的机器人自适应控制

本文提出了针对多关节机器人采用单个神经元的独立关节控制方案，控制器由ＰＩＤ反馈和ＰＤＤ＾２前馈补偿构成，关节之间的静态和动态耦合通过单个神经元控制器前馈补偿，对一个二自由度机器人采用这种控制策略进行仿真，仿真结果表明该控制器在有非线性耦合，非线性摩擦，负载变化，模型参数变化时仍能跟踪期望轨迹。     

在连续控制系统中实现断续的前馈补偿控制

采用以时间最优为指标的断续控制器作为系统的前馈 ,根据对象状态的条件 ,判断和变换断续控制器的作用 ,补偿连续控制器的控制值。这种连续控制与断续控制混合的控制系统 ,把 PID控制器与对设定值变化及对干扰抑制实现快速控制的邦 -邦控制器结合起来 ,能够快速地实现系统动态调节 ,且超调量小 ,并克服了由于控制器硬件的某些限制 ,不能较大范围改变控制信号的缺陷 ,在实际过程控制中达到了很好的动态和稳态响应。     

疏浚系统泥浆浓度的自校正前馈控制

采用CARMA模型表示泥浆浓度过程,并通过现场的实验数据,利用最小二乘算法对泥浆浓度过程的数学模型进行了辨识;在不同工作点上的辨识结果表明泥浆浓度过程具有参数时变和外部干扰作用明显等特点.本文提出了一种自校正控制和前馈补偿相结合的控制方案;控制系统利用在线检测的过程数据,采用递推最小二乘算法连续更新系统前向通道和可测量干扰通道的传递函数.利用更新的系统模型设计控制器参数,控制器的调节目标是使系统未来时刻的总体方差趋于最小.以900型挖泥船为基础,通过实验的方式检验了本文提出的控制方案的性能.实验结果表明该方法在系统作业环境变化,时滞较大的条件下仍能使泥浆浓度基本保持稳定,具有较强的抗干扰能力和良好的跟踪性能.     

自适应模糊PID前馈补偿在机载挂飞摆扫转台控制中的应用

针对机载挂飞转台的摆扫速度控制问题,提出了一种利用模糊自适应PID技术进行前馈补偿的复合控制策略。首先根据实际应用提出摆扫转台的期望摆扫速度曲线,并对直流力矩电机驱动的摆扫转台进行了建模;然后根据扰动前馈补偿的控制原理,提出了模糊自适应PID前馈补偿方法,为摆扫转台的速度环设计了模糊PID控制器,并在此基础上设计了与之相适应的的自适应前馈补偿函数;最后进行了仿真结果验证。通过Matlab仿真结果表明,相对于模糊PID控制,所设计的模糊自适应PID前馈补偿控制器能有效的跟踪期望的转台摆扫速度,大幅地提高了在有稳定干扰和摆扫速度越变情况下的跟踪精度。     

内模控制在前馈-反馈控制系统中的应用

利用内模控制的优点对前馈-反馈控制进行改进，将一阶纯滞后过程作为被控对象，对其中的时滞环节进行1／Pade逼近。根据内模控制器的设计原理，得到单位反馈PID控制器的参数整定值。Matlab仿真结果表明，经过内模控制优化后，该系统的抗干扰能力和稳定性得到了改善。     

精馏过程提馏段温度的前馈和免疫PID-P串级控制研究

借鉴生物免疫反馈响应过程的调节规律,针对精馏过程内部机理复杂、参数动态变化的特点,提出一种前馈补偿和免疫PID-P串级控制方法。内环采用P控制器以快速消除再沸器蒸汽压力不稳定波动,外环采用免疫PID控制器以保证提馏段温度稳定在给定值,同时前馈控制器用于克服外界不可控干扰。结果表明,该控制策略优于常规控制,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

大时滞不确定系统的滞后时间削弱与自抗扰控制

针对具有变时滞、变参数和扰动的大时滞不确定系统的控制问题,本文提出了滞后时间削弱与自抗扰控制方法,综合应用了前馈控制、反馈控制和自抗扰补偿控制.为了提高系统的稳定性,在前馈控制器的设计中采用了系统的边界模型确定控制器参数取值范围;采用系统边界模型输出与系统实际输出的动态加权和作为反馈控制器的输入.为了提高系统控制的性能,自抗扰补偿控制回路的设计基于标称模型的补偿控制器.理论证明和仿真结果表明,所提出的方法是有效的,其在具有模型参数变化、滞后时间变化和外部扰动情况下,能保证系统的稳定性和良好的控制性能.     

基于Smith预估器的积分切换增益滑模控制

许多化工过程的传递函数往往包含积分环节和一阶惯性加纯时延环节.由于纯时延的存在,一般的控制方法很难使之稳定,即使能,也需要很长的调节时间且会出现振荡,因此在过程控制中这类系统被公认是一挑战性课题.Smith预估控制能克服纯时延,然而对模型非常依赖,当建模出现误差而不确定时,就会出现较大的振荡,甚至发散.特别是系统有常值干扰时,使用Smith预估控制方法,含积分环节的一阶惯性加纯时延系统则会出现余差.因此,本文提出1种基于Smith预估器的积分切换增益滑模控制,该方法使用1种超前一滞后网络前馈补偿常值干扰,利用滑模控制的鲁棒性以克服系统模型的不确定,系统能够实现渐趋稳定.积分型切换增益减小了系统抖动.仿真研究表明本文提出的方法能够控制好包含积分环节的一阶惯性加纯时延系统,是1种有应用潜力的控制方法.     

基于前馈补偿滑模控制的汽油发电机调速器

汽油发电机转速变化的动态性能是影响发电机性能指标的一个重要因素.在分析小型汽油发电机数学模型和控制任务的基础上,提出了基于负载扰动前馈补偿的滑模控制算法,设计了滑模控制器,并加入了负载扰动前馈控制策略.利用MATLAB工具箱进行仿真和配机实验,并与常规滑模控制相比较.实验结果表明:在常规滑膜控制上采用前馈补偿后,系统的稳定性和动态性能都有了很大提高,证实了该方法的有效性.     

优化前馈-反馈氨合成塔触媒温度控制

以大型煤化工的关键设备氨合成塔的一段触媒温度控制为研究对象,针对氨合成塔滞后大的特性,在常规的前馈-反馈控制基础上,对前馈干扰引入时间可调整概念,目的是使得干扰项起作用的时刻同被控对象产生影响的时刻同步。同时采用史密斯预估控制方法原理,对氨合成塔的一段触媒温度控制过程中反向特性进行补偿。从而达到优化控制的目的。本文的控制策略分两部分,第一部分是将干扰项测量,将测得的干扰量作为前馈,在计算出前馈增益及方向后,保存在DCS控制系统中。再测试出干扰项对被控对象作用的滞后时间,待扰动发生时,再引入存储的前馈量,达到同步补偿目的。第二部分在反馈控制回路增加预估算法,先根据测量的干扰预先估算出反向特性补偿量,也存储在DCS控制系统中,待反向特性开始时,将估算出的补偿量,叠加填平到反向特性的凹部区。补偿后带反向特性控制回路变成常规滞后控制回路。这样前馈-反馈同时优化,大幅度改进氨合成塔-段触媒温度控制品质。为保证控制效果,方案中还采用了软测量和测点品质判断算法。     

自然循环锅炉主蒸汽压力双值动态矩阵控制器

针对自然循环锅炉主蒸汽压力对象的大时滞和非线性的特性,将双值动态矩阵控制算法应用于锅炉燃烧系统蒸汽压力回路的控制中。考虑双值动态矩阵控制算法在模型失配和干扰影响下稳态精度低的问题,引入预测前馈补偿措施。基于分布式控制系统和可编程逻辑控制器编制程序实现了双值动态矩阵控制器,所设计的双值动态矩阵控制器模块具有可变采样和双向无扰动切换等功能。实验运行结果表明,双值动态矩阵控制计算量能满足快速采样频率的实时性要求,鲁棒稳定性、稳态精度、设定值跟踪速度、抗干扰能力和动态过渡过程均满足控制要求。     

航空发动机高空模拟进气压力前馈控制仿真技术研究

进气压力的模拟精度是航空发动机高空模拟试验必须考核的一项重要指标,在发动机进行过渡态试验时,发动机空气流量的剧烈变化是进气压力控制系统的强干扰源;在详细分析进气压力动态特性的基础上,结合进气压力数学模型以及干扰通道与控制通道的过程特性,设计了基于发动机空气流量及其变化率作为前馈输入扰动变量的前馈控制器,并构成前馈+反馈复合控制系统;半物理仿真结果表明,所设计的控制系统实现了快速性与稳定性的高效统一。     

鲁棒自适应前馈控制器及其在间歇式余热锅炉给水系统中的应用

本文提出了基于降阶模型的自适应前馈控制器.当被控对象是开环不稳定或是非最小相 位系统,当存在未建模动态时,当受到有界干扰和可测干扰作用时该控制器不仅可以使自适 应控制系统稳定运行,而且实现对可测干扰的补偿.本文将该控制器应用于本溪第二炼钢厂 间歇式余热锅炉给水系统获得满意效果.     

某旋翼加载系统分析

在进行某旋翼加载系统试验时,核心是减小多余力影响问题。文中分析了两种方法,前馈补偿和基于结构不变性原理补偿方法。前馈控制通过测量位置系统的伺服阀位移,该位移是位置干扰的函数,补偿多余力影响包括补偿伺服阀死去非线性影响。基于不变性原理补偿是实际应用中通过测量位置系统的速度,在位置系统输出和加载系统输入之间加入的补偿通道。该文研究某旋翼加载系统的多余力动态补偿及其有效性,仿真显示了补偿效果和两种方法的对比。仿真结果表明, 两种方法都有很好的多余力消除效果,可根据实际情况进行选择。     

基于神经网络的无人机负载模拟器的复合控制

衡量负载模拟器系统性能的关键指标是多余力矩的抑制。针对无人机负载模拟器系统的非线性及多余力矩强扰动的特点,依据神经网络的非线性逼近和自学习特性,提出了一种基于神经网络和前馈相结合的复合控制器,用来提高系统的性能。复合控制器利用前馈来补偿定常多余力,利用神经网络进行在线辨识、控制来补偿系统的非线性部分,很好地抑制了多余力矩。该文给出了具体的控制结构和算法。仿真结果还表明该方法极大地改善了系统动态加载性能,有很强的鲁棒性。     

基于ADS—33E的直升机解耦控制律设计与仿真

对直升机各控制通道间耦合严重的特点,基于前馈补偿方法设计直升机解耦控制系统;分析、比较直升机各通道之间的耦合效应,确定解耦控制器结构;针对不同高度和速度下的飞机模型设计解耦控制律,利用径向基神经网络拟合控制参数,实现全包线范围内的解耦控制律,并仿真验证;依据飞行品质规范ADS—33E可以得出,采用上述控制方案,可以取得良好的解耦控制效果,表明了该方法的可行性和有效性。     

大纯滞后系统的自适应补偿控制

针对工业过程中普遍存在的纯滞后对象的控制问题,提出了一种带误差补偿环节的模型参考自适应控制方法。仿真结果表明,这种自适应控制器对于一类大纯滞后系统的控制具有比较好的控制效果,且结构简单,有一定的鲁棒性。     

串级控制与Smith预估补偿互补性初探

Smith预估器是用于大纯滞后对象的有效设计方法,但是对实际过程的参数变化很敏感,特别是静态增益K的变化.串级系统的内回路具有一定的自适应性,一个陕速内回路是至关重要的.提出了串级控制与Smith预估补偿相结合的控制策略.针对纯滞后问题,讨论了串级控制与Smith补偿的互补性,从理论和仿真两个方面讨论了这种系统相结合的可行性和应用价值.理论分析表明,该方案对静态增益K和动态参数T等的变化有较强的适应性,控制系统的鲁棒稳定性和动态品质均优于单纯的Smith预估补偿控制和单纯的串级控制,并得到了仿真结果的验证.