状态反馈预测控制系统的鲁棒稳定性

对状态反馈预测控制系统的鲁棒稳定性进行分析,给出了鲁棒稳定性的充分条件。基于状态空间模型,使用实测状态变量反馈计算最优控制律,将参数不确定项作为前馈引入控制作用,改善了控制系统的鲁棒性,为状态反馈预测控制系统的分析、设计及实际应用提供了理论依据。     

动态不确定多输入多输出系统的变结构鲁棒控制

本文仅利用输入输出数据给出了一种动态不确定多输入多输出系统的变结构控制器设计机制，控制系统的设计中引入了一个严格正实的模型．应用适当逻辑切换的状态变量滤波器实现变结构控制．证明了所提方案能保证全局输出有界稳定并能实现滑模控制和渐近跟踪参考模型的输出．该设计方案对结构不确定性具有一定的鲁棒性．仿真结果表明了所提方案的有效性．     

状态反馈预测控制在双线性系统中的应用

针对可输入输出(I/O)精确线性化的双线性系统,提出了一种直接的预测控制算法。这种算法无需对系统进行线性化,避免了线性化后再引入线性控制方法而带来的复杂运算,并且由于引入状态反馈预测控制的思想,使用实测状态变量反馈,提高了控制系统抑制未知干扰的能力,改善了控制系统的鲁棒性。给出了算法使用条件和推导过程,针对氮合成反应器设计了相应的控制器。仿真结果表明,控制效果良好。     

多重滞后系统的预测控制

研究了过程控制中常见的多重滞后系统的预测控制问题．同时考虑状态变量滞后和控制作用滞后，提出了一种改进的状态反馈预测控制算法，它假设在滞后时间内状态变量未来预测值保持其当前值不变，给出了其简化的递推算法．解决了因多重状态滞后问题的存在，使状态变量的未来值利用模型直接递推很难得到的问题．最后通过仿真实例表明了算法的有效性．该算法计算量小、易于实际工程应用．     

状态反馈预估控制

本文给出了具有状态变量反馈的预估控制算法。该算法使系统突破了内模控制（ＩＭＣ）的框架，可用于不稳定的被控对象，抑制干扰的能力也得到提高。本文分析了闭环预估控制系统的特点，给出了稳定的必要和充分条件。     

状态反馈预测控制干扰解耦的研究

讨论状态反馈预测控制系统设计中的干扰解耦设计问题，给出了状态反馈预测控制系统干扰可解耦设计的充分必要条件。基于状态空间模型，给出了状态反馈预测控制系统设计参数——预测时域按干扰解耦设计的选取方法。它可改善控制系统的性能，提高控制系统的抗干扰能力。仿真结果表明了状态反馈预测控制系统干扰解耦设计的有效性。     

离散时间奇异系统的可测扰动解耦

为离散时间广义非线性控制系统的可测扰动提供一种反演算法．运用一类正则动态补偿器解决了系统的解耦问题，并且证明系统既可利用动态反馈进行解耦，也可利用拟表态反馈进行解耦．     

基于降维观测器的起重机吊重防摇系统研究

对直流电压控制桥门式起重机小车驱动电机的小车吊重动力学系统,设置降维观测器,用小车位置和速度信息对摆角、摆角角速度和驱动力进行估计,从而解决了工程实际中这些状态变量不易直接测得的问题.为了防止吊重摇摆,采用全状态反馈形成吊重防摇的闭环控制系统,并给出了控制系统结构以及降维观测器和反馈控制器增益参数的确定方法.仿真结果表明:各状态变量能从观测时间开始消除重构误差;吊重摆角能在小车指定位置和时间内衰减为零,其余状态变量也有良好的动态特性.     

两种典型预测控制系统的稳定性分析

本文针对两种典型的预测控制──动态矩阵控制和广义预测控制，提出了它们的闭环反馈结构。利用此反馈结构，不仅可以方便地判别预测控制系统的闭环稳定性，而且有效地减少了控制算法的计算量，有利于预测控制算法的在线应用。仿真实例证实了本文的稳定性判别方法是十分有效的。     

基于数据包丢失的网络控制系统的稳定性分析

网络控制系统中,传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,传感器的采样数据采用单包传输,假定传输时延可以忽略,且数据包传输的成功率一定,则整个网络控制系统可以建模为一个具有2个事件的异步动态系统。本针对受控对象状态均可测,控制律采用输出反馈的情况,利用双线性矩阵不等式方法,讨论了网络控制系统指数稳定的问题,并给出了稳定性的充分条件。     

状态反馈预测控制系统的设计及应用

通过适当调整状态反馈预测控制系统的设计参数—预测时域、控制作用衰减系数及状态反馈加权系数 ,使系统具有较好的控制性能和鲁棒性 ,在线调整设计参数方便灵活 ,实际工程应用范围增强 ,并给出了稳定塔蒸气压力控制的应用实例。     

双惯性伺服传动系统的抗扰动复合非线性控制

本文把复合非线性反馈(composite nonlinear feedback,CNF)控制技术推广到带有非定常扰动的输入饱和限幅的线性系统.其中,未知扰动被作为一个扩张状态量增广到被控对象的模型中,然后设计一个扩展状态观测器来对系统的状态量和扰动同时进行估计,通过在CNF控制的框架中引入一个扰动补偿机制,在降低由扰动引起的稳态误差的同时,保留了CNF原有的快速的瞬态性能.这种控制方案对定常或时变扰动、匹配或非匹配的扰动,都能统一处理.论文对该控制方案的闭环稳定性和定点跟踪性能进行了理论分析,并把它应用到一个双惯性伺服传动系统.数值仿真结果验证了该方案在定点跟踪控制中具有优越的瞬态性能和稳态精度,且对扰动/给定目标的幅值变化也有一定的性能鲁棒性.     

时滞系统的降维状态预测观测器及预测控制器设计

研究控制项含有时滞的线性系统的预测控制问题.利用被控对象的预测输出向量和系统的控制向量,设计了一种降维状态预测观测器,并将该状态观测器用于时滞控制系统的最优状态反馈控制中.利用该状态预测观测器可将闭环系统的时滞项移至系统闭环结构之外,从而最优控制规律完全可以按无时滞系统进行设计.由性能指标计算公式表明,该预测控制器关于二次型性能指标是次优的.     

基于LS-SVM预报的动态矩阵预测控制

针对实际工业过程中的非线性及时变特性,传统预测控制算法就难于建立精确的数学模型,从而提出了一种基于最小二乘支持向量机预报的动态矩阵预测控制模型.在整个过程中,首先建立基于最小二乘支持向量机的非线性动态矩阵预测控制结构,通过利用最小二乘支持向量机辨识被控对象模型,同时预测对象的未来输出,然后用动态矩阵控制算法进行滚动优化和反馈校正.仿真实例表明该模型对预测结果有很好的控制作用,有效消除输入干扰的影响,从而提高了预测精度.     

关于状态反馈预测控制系统的极点配置

讨论按极点配置方法的设计问题,给出极点可任意配置的充分必要条件。基于状态空间模型,给出按极点配置方法设计时选取预测时域的方法。通过引入控制作用衰减系数及状态反馈加权系数,状态反馈预测控制系统的极点可任意配置。设计参数实时在线调整方便,增强了预测模型的适应范围,使预测控制系统具有较好的的控制性能和鲁棒性。     

Persistent disturbance rejection via static-state feedback

In contrast with ℋ_∞ and ℋ₂ control theories, the problem of persistent disturbance rejection (l¹ optimal control) leads to dynamic controllers, even when the states of the plant are available for feedback. Using viability theory, Shamma showed (1993), in a nonconstructive way, that in the state-feedback case the same performance achieved by any dynamic linear time-invariant controller can be achieved using memoryless nonlinear state feedback. In this paper we give an alternative, constructive proof of these results for discrete- and continuous-time systems. The main result of the paper shows that in both cases, the l¹ norm achieved by any stabilizing state-feedback linear dynamic controller can be also achieved using a memoryless variable structure controller     

一类工业过程运行反馈优化控制方法

为了克服流程工业运行优化中控制回路闭环系统的动态误差对运行优化性能的影响,本文针 对一类工业过程提出了使运行指标实际值与目标值偏差和控制回路输出与设定值跟踪误差的二次性能 指标极小化的运行优化反馈控制方法. 该方法由运行层设定值反馈控制和回路控制层设定值跟踪控制组成,其中设定值反馈控制采用基于LMI的 模型预测控制,回路控制采用衰减率可调的带有积分项的状态反馈调节律. 本文给出了保证运行优化反馈控制闭环系统渐近稳定的充分条件,并开展了浮选过程运行优化反馈控制仿 真实验,实验结果表明所提方法的有效性.     

六自由度机械臂约束预测控制系统的设计

本文提出了一种基于约束预测控制的机械臂实时运动控制方法.该控制方法分为两层,分别设计了约束预测控制器和跟踪控制器.其中,约束预测控制器在考虑系统物理约束的条件下,在线为跟踪控制器生成参考轨迹;跟踪控制器采用最优反馈控制律,使机械臂沿参考轨迹运动.为了简化控制器的设计和在线求解,本文采用输入输出线性化的方式简化机械臂动力学模型.同时,为了克服扰动,在约束预测控制器中引入前馈策略,提出了带前馈一反馈控制结构的预测控制设计.因此,本文设计的控制器可以使机械臂在满足物理约束的条件下快速稳定地跟踪到目标位置.通过在PUMA560机理模型上进行仿真实验,验证了预测控制算法的可行性和有效性.     

甲醇/水二元间歇精馏塔的建模与先进控制

应用动态物料平衡和相平衡等机理建模法,建立了一套甲醇／水二元间歇精馏塔实验装置的数学模型。以Matlab为平台,开发了该模型计算软件。设计了塔顶甲醇浓度比例积分反馈推断控制、多个温度联合加醛反馈控制、塔顶甲醇浓度反馈增益自调整控制等控制策略。并应用基于状态空间模型的模型预测控制算法,推导了间歇精馏塔多个浓度反馈时的模型预测控制策略。对这些先进控制策略进行了仿真试验研究,仿真结果被用于指导间歇精馏控制实验,获得了满意的控制结果。