基于LESO的MMC-RPC反馈线性化直接功率控制

模块化多电平铁路功率调节器作为一个耦合的多变量非线性系统, 传统PI控制的直接功率控制难以实现 对系统的精确解耦. 本文提出了一种基于线性扩张状态观测器的反馈线性化直接功率控制方法, 根据Lie导数构建 了模块化多电平铁路功率调节器(MMC-RPC)两输入/两输出功率仿射模型, 设计了精确反馈线性化功率解耦控制 器. 针对不确定因素等扰动对精确反馈线性化控制效果的影响, 设计了线性扩张状态观测器对扰动进行观测和补 偿, 实现了功率的精确跟踪控制. 最后, 通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型对所提控制方法进行了验证.     

磁浮列车搭接结构的非线性解耦控制

磁浮列车的搭接结构是一个多输入多输出的非线性系统, 对该系统进行稳定控制是确保磁浮列车可靠性的关键. 本文采用微分几何方法对系统解耦; 采用反馈线性化方法对解耦后的系统进行线性化, 确保了系统的全局稳定性; 对线性化之后的系统采用极点配置的方法进行控制律设计, 使系统的动态性能达到一定的指标; 最后给出了应用此方法的一个实际例子.     

基于非线性静态反馈解耦的三容系统PI控制

三容系统实验台是模拟多容器流程系统的多输入多输出、时变、强耦合、非线性的实验系统。采用一种基于非线性静态反馈的解耦方法进行三容实验系统的液位控制，当系统满足一定的务件时，可以寻找到一个输出与等效新输入之间的线性微分方程关系，然后再选择合适的状态反馈形式即可使该非线性系统解耦。经解耦，三容系统可分解为两个相互独立的单输入单输出线性子系统，对每个这样的子系统可以采用PI控制。给出了应用的实验结果和与没有使用解耦的PI控制方法的比较：     

一类非线性时滞系统的解耦控制

利用微分几何方法研究了一类非线性多输入多输出时滞系统的解耦问题．讨论了此类系统可解耦的充分条件，并给出了此类系统实现输入/输出间精确线性化的条件以及其标准形．文中给出了非线性时滞系统得以解耦的非线性状态反馈控制律；此状态控制律不但可以实现输出与时滞状态变量的解耦，还可以实现输出与输入间的精确线性化．而其闭环标准形的给出为此类系统实现各种控制目标带来了方便．     

基于最小二乘支持向量机逆系统的赖氨酸发酵过程解耦控制

将逆系统方法与支持向量机相结合,提出了一种基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的阶逆系统的赖氨酸发酵过程多变量非线性解耦控制方法．在分析了系统可逆性的基础上,利用具有高斯核函数的LS-SVM离线建立赖氨酸发酵过程的非线性逆模型．将得到的LS-SVM逆系统串联在原反应系统之前,使得复杂的非线性多变量系统解耦成多个相对独立的单输入单输出伪线性子系统,从而可用线性系统控制方法对其进行控制．仿真结果表明,LS-SVM逆系统解耦控制方法具有良好的逼近非线性系统的性能．该方法为实现多输入多输出非线性系统的解耦控制提供了一条新的思路．     

基于T—S模糊模型的多变量预测控制

提出一种基于T-S模糊模型的多输入多输出预测控制策略.T-S模糊模型用于描述对象的非线性动态特性,模糊规则将非线性系统划分为多个局部子线性模型.为提高预测控制性能,采用多步线性化模型构成多步预报器,从而将预测控制中的非线性优化问题转化为一个线性二次寻优问题.串接贮槽液位控制系统的仿真结果表明,多步线性化模型预测控制性能优于单步线性化模型预测控制性能.     

基于线性化反馈的滑模变结构重装空投纵向控制律设计

针对重装空投过程中,重型货物持续移动及瞬间离机严重影响载机的安全性等问题,提出了基于线性化反馈和滑模变结构控制相结合的控制律设计方法,利用非线性多输入多输出反馈线性化完成系统解耦线性化,在此基础上采用滑模变结构控制设计系统内环速度与俯仰姿态跟踪控制器,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成整个飞行控制系统的设计.最后,仿真验证了该控制器鲁棒性强,且满足空投任务战技指标要求.     

永磁同步电机高效非线性模型预测控制

永磁电机控制器要求电机有很强的转速跟踪能力,并且要保证系统参数变化及负荷扰动下系统的鲁棒性. 永磁电机包含很多不确定因素,是强耦合的非线性系统,传统的线性控制器很难对其进行控制. 针对永磁电机的转速控制构造非线性模型预测控制方法. 非线性永磁电机模型通过输入-输出反馈线性化策略解耦成为新的线性系统. 为保证可行解的收敛性,提出一种迭代二次规划方法来处理由输入-输出反馈线性化导致的非线性约束. 仿真结果表明,控制器能有效降低计算负担,具有很好的动态控制性能,能抑制转矩脉动,并保证在参数变化和负荷扰动下控制系统的鲁棒性.     

基于系数图法的多输入多输出系统控制器设计方法

多输入多输出系统的交互作用会限制适用于单输入单输出系统的多种先进设计方法的使用,且多数关于多输入多输出系统控制研究只重视消除交互作用的影响,忽略系统控制问题,这样不但弱化系统的鲁棒性,且设计过程复杂,解耦后系统阶次也较高.鉴于此,提出一种基于系数图法的多入多出系统的控制器设计方法,将多输入多输出系统解耦问题转化为参数优化问题.首先,给出目标函数和两个线性约束条件,通过在频域基于粒子群算法优化目标函数,从而设计补偿器实现解耦;其次,基于系数图法确定控制器结构及参数整定,兼顾系统的稳定性和鲁棒性;最后,通过仿真实验验证所提出方法的有效性.     

一类非线性系统的广义预测控制研究

针对一类难以线性化的单输入单输出非线性离散系统，就其实际输出信号跟踪参考输出信号的控制问题，研究了它的广义预测控制律设计方法。在系统数学模型非线性项的系数多项式满足一定条件的情况下，通过适当的数学处理，使问题的本质归结为求解线性差分系统的一组Diophantine方程，从而解出了非线性系统广义预测控制律表达式中的各个系数多项式，并给出了广义预测控制律的具体解析形式。通过仿真实例验证了所提出设计方法的正确性和有效性。     

基于反馈线性化的预测函数控制及其在CSTR中的应用

针对典型化工非线性对象连续搅拌槽反应器(CSTR),研究了基于反馈线性化的预测函数控制方法.首先将非线性过程精确反馈线性化,然后在此基础上,设计相应的预测函数控制器,仿真结果是令人满意的.     

Input-output linearizing control of constrained nonlinear processes

An input-output linearization strategy for constrained nonlinear processes is proposed. The system may have constraints on both the manipulated input and the controlled output. The nonlinear control system is comprised of: (i) an input-output linearizing controller that compensates for processes nonlinearities; (ii) a constraint mapping algorithm that transforms the original input constraints into constraints on the manipulated input of the feedback linearized system; (iii) a linear model predictive controller that regulates the resulting constrained linear system; and (iv) a disturbance model that ensures offset-free setpoint tracking. As a result of these features, the approach combines the computational simplicity of input output linearization and the constraint handling capability of model predictive control. Simulation results for a continuous stirred tank reactor demonstrate the superior performance of the proposed strategy as compared to conventional input-output linearizing control and model predictive control techniques.     

蒸发过程的非线性控制仿真研究

为了研究蒸发过程的非线性控制,对六效逆流蒸发系统的稳态工作点附近建立了动态模型,并将模型转化为仿射非线性系统的形式。接下来应用MIMO的GLC结构对这个非线性系统进行了输入输出线性化,对线性化后的系统应用PI控制律进行控制,并与常规的多回路PID控制做了对比。仿真结果表明,应用输入输出线性化控制策略消除了回路之间的耦合,能够更好地跟踪系统的设定值,并达到了节能降耗的目的。     

Linearization of nonlinear systems about constant operating points

For bilinear-realizable nonlinear systems described by a Volterra series, an input-output definition of the linearized system about a constant operating point is given. This definition is then compared to the usual notion of linearization in terms of a bilinear realization of the nonlinear system. Properties of the linearized system with respect to the original nonlinear system are developed, and implications for analysis and design of nonlinear systems are discussed.     

基于反馈线性化的MIMO非最小相位系统指数镇定

针对仿射多输入多输出非线性非最小相位系统,提出了一种新的镇定方案.用反馈线性化解耦系统输入输出关系,通过高增益状态反馈镇定系统外部动态,用模型预测控制镇定内部动态,所设计控制器能保证闭环系统的指数稳定性.仿真结果表明了所提出方法的有效性和优越性.     

Approximate linearization of nonlinear control systems

The paper address the problem of approximate linearization of a nonlinear control system by state feedback or dynamic feedback. The main result proved is that if the fast k d-relative degrees are equal to each other, then the input-output response of a nonlinear control system can be linearized to degree k. Any system having linear d-relative degree can be linearized to any degree by dynamic feedbacks. One example of signal tracking using dynamic feedback linearization method to improve the performance is also given.     

Control of flexible joint robots via external linearization approach

Based on the feedback linearization structure algorithm of differential geometric nonlinear control theory, an external linearization approach to the control of multilink flexible joint robots is considered in this article. The resulting externally linearized and input-output decoupled closed-loop system contains a linear subsystem and a nonlinear subsystem. The linear part describing the rigid motor motions is suitable for the design of nominal trajectory following control. However, the nonlinear joint deformation subsystem will cause perturbations in the nominal trajectory. To actively damp out the elastic vibrations and to render the complete closed-loop system robust to uncertainty in system parameters, a combined LQR stabilizer and servocompensator is used as the internal stabilization and error correcting control. The tracking errors of the end effector caused by the quasi-static joint deflections due to gravity can be compensated for by taking into account the nominal deflections in the trajectory planning and LQ regulation. A three-link PUMA type arm is tested via simulation.