小型无人直升机航向的双线性控制

提出一种基于偏差分离的双线性控制策略,并将其应用到小型无人直升机的航向控制中.双线性控制策略把系统模型分解为两部分：线性模型和不确定项.用偏差分离结构获取不确定项的信息.控制器也由两部分组成,一部分根据线性模型设计常规线性控制器;另一部分则基于不确定项的信息设计线性补偿控制器.仿真结果表明了所提出的双线性控制策略的有效性.     

基于Hammerstein模型的非线性预测函数控制

提出了只需线性动态优化的基于Hammerstein模型的非线性预测函数控制策略，其中非线性控制器由一个线性的预测函数控制器Hammerstein模型的非线性部分的反函数组成，实现了线性控制器的输出uPFC与闭环系统内部模型线性部分的输入完全一致，使模型的输出ym只依赖于uPFC，通过这种方式实现了非线性预测函数控制策略只需线性优化而不需要非线性滚动优化。过程的预测输出只需应用模型参数直接计算得到而不需要求解丢番图（Diophantine）方程。pH中和过程的计算机仿真结果表明，该控制算法比PID控制具有更好的控制品质。     

孤岛运行光储微电网控制策略研究

光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制（FCS-MPC）策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制（MPC）的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于PSO与LMI优化的非线性模型预测控制

将微粒群算法(PSO)与线性矩阵不等式(LMI)用于输入受限非线性预测控制器的设计,提出了基于PSO与LMI联合优化的非线性预测控制算法。算法采用双模控制策略,利用LMI离线优化确定终端不变区域,以扩大非线性优化的求解范围,降低算法的保守性。利用PSO在线优化求解非线性预测控制输入,以避免求解非线性规划问题,同时对算法的稳定性进行了分析。仿真结果表明了该算法是有效的、可行的。     

基于CMAC和PID的非线性耦合系统解耦控制研究

为了实现多变量非线性耦合系统的解耦控制,提出了一种基于CMAC与PID的复杂关联自适应解耦控制策略,并给出了详细算法。该控制策略采用PID控制器和CMAC控制器共同构成一个复合控制器,多个复合控制器通过多输入多输出线性神经网络,实施对复杂非线性耦合对象的控制作用。由于神经网络的自适应特性,可使得耦合系统逼近参考模型,实现解耦控制。仿真结果表明,该控制策略实现了耦合系统的解耦控制,并且具有较强的抗干扰能力和鲁棒性。因此采用此控制策略能够实现多变量非线性耦合系统的解耦控制。     

非线性离散时间系统的准无限时域NMPC

非线性模型预测控制(NMPC)的优点是能显式并优化处理控制量和状态量的约束。文献[6]提出的准无限时域NMPC是保证NMPC稳定性的主要算法。在文献[6]的基础上,讨论了约束离散时间系统的准无限时域NMPC算法。最后通过一个具体的数值算例验证了算法的有效性。     

基于稳定状态预测的汽车侧向稳定性控制

为提高汽车行驶的侧向稳定性,设计了一种考虑车辆稳定状态趋势的新型线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法.该方法利用模型预测控制的转角优化序列对汽车稳定状态趋势进行预测,并基于预测的车辆稳定状态调整轮胎侧偏刚度,实现汽车的侧向稳定性控制.仿真结果表明,该方法能够提高主动前轮转向汽车的侧向稳定性,降低控制器的计算负担.     

基于DMPC的多车协同自适应巡航控制研究

针对多车协同自适应巡航控制系统(CACC)中车辆跟驰距离波动大的问题,提出了一种分布式模型预测控制(DMPC)策略。采用分层控制的思想对CACC系统进行控制。控制器分为上位控制器和下位控制器。上位控制器根据车队状态计算车辆的期望加速度,下位控制器根据期望加速度控制车辆的节气门开度和制动系统压力。首先,建立了车队的纵向动力学模型。其次,根据控制目标设计目标函数,使车队能够获得当前时刻的最优控制量。然后基于逆发动机模型和逆制动模型设计了下位控制器。最后,通过Carsim和MATLAB/Simulink的联合仿真,验证了所设计控制策略的有效性。结果表明,DMPC可以减小车辆跟驰距离误差的峰值、标准差和均方根值,提高跟驰稳定性。     

自主网联车辆时滞反馈预测巡航控制

考虑车联网环境下的车辆自适应巡航控制问题,提出一种针对前车信息传输存在有界长时延的自主车辆时滞反馈预测巡航控制策略.首先建立自主网联车辆自适应巡航系统的增量控制时滞模型,再考虑车辆行驶安全性、舒适性和燃油经济性等指标,结合滚动优化原理定义时滞反馈预测巡航控制器.进一步,利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式技术,建立保证自主车辆预测巡航控制系统闭环稳定性的时滞相关充分性条件.最后,通过与PID控制比较仿真验证本文方法的有效性.     

无人直升机发动机恒转速广义预测控制

采用基于受控自回归积分滑动平均值模型的广义预测控制和总距前馈补偿相结合的复合控制策略设计恒转速控 制器,实现进入恒转速闭环控制模式发动机的恒转速控制。针对实际中的几种典型情况进行仿真,与传统PID控制进行对比, 并做地面系留试验。离线仿真和地面系留试验结果表明,所设计的控制器鲁棒性强,能满足小型无人直升机对发动机的跟踪 性、抗干扰性要求,保证直升机主旋翼在各种飞行状态下恒速运转,以获得最佳的气动效率。     

四直升机协调吊挂系统模型跟踪非线性控制

基于直升机控制输入逆解的方法,研究了多直升机吊挂系统的控制问题．多直升机协调吊挂系统在外载荷的影响下每一架直升机具有不同的稳定性和响应形式,根据直升机气动力模型和飞行动力学模型,提出基于直升机空气动力学逆的控制输入逆解非线性模型跟踪控制器设计方法．该控制方法的显著优势是能直接处理吊索力反馈,保证多直升机吊挂系统中每一架直升机具有相同的控制律并能有效抑制吊索力扰动,且使每一架直升机具有相同的稳定性和响应特点．仿真结果证明了四直升机的协调吊挂非线性控制方法的可行性和正确性．     

考虑非线性模型不确定性的航天器自主交会控制

考虑航天器交会模型不确定性的问题,提出基于一般非线性相对运动方程的自适应控制策略. 针对复杂非线性系统中由外部扰动及目标星轨道参数引起的线性与非线性不确定性问题,通过自适应神经网络对模型结构进行参数化近似. 结合自适应反推技术和李雅普诺夫稳定方法进行自适应控制器设计,能够实现控制目标,保证所得闭环系统的渐近稳定性. 为了探究同时存在模型不确定性和输入约束的情况下航天器相对运动的自适应控制设计,提出辅助控制系统来分析和解决输入约束的影响. 针对相对运动提出的自适应控制策略保证了闭环系统的稳定性,使得模型未知参数的自适应估计满足最终一致有界性. 对不同案例分析比较的数值仿真结果验证了提出控制方法的有效性.     

基于同步相量测量单元的观测线性化追踪目标 励磁控制策略

为了进一步改善电力系统的暂态稳定性,结合同步相量测量单元（PMU）和观测线性化追踪目标控制理论,推导出了基于同步坐标系和参考机坐标系的多机电力系统观测线性化追踪目标励磁控制规律。该控制策略利用PMU测量得到的系统实时运行状态量实现了状态方程线性化,从而可以对励磁控制器进行线性最优控制设计,避免了非线性系统局部线性化的不精确性和精确线性化时系统模型设计的复杂性,适合于在线应用。仿真结果表明,该控制策略较之非线性最优励磁控制能更好地提高电力系统的暂态稳定性。     

一种基于模型参考自适应的内模网络化控制策略

针对具有时延和模型不精确性的网络化控制系统,提出一种基于模型参考自适应的内模网络化系统控制策略。以内模控制器为调节器,模糊逻辑控制模块为自适应机构,再根据网络时延预测设计网络化控制器,结合自适应控制、模糊控制和内模控制的优点改善网络化控制系统性能。最后以工业过程控制领域中最具代表性的一阶和二阶系统为被控对象,采用本文策略对系统进行仿真。结果表明,本文策略使系统的稳定性和抗干扰能力得到明显改善,验证了本文策略的正确性和有效性。     

基于非线性模型预测控制的两核尿素SCR系统排放控制方法

尿素SCR系统的控制目的是同时实现较高的NOx转化率和较低的氨逃逸,而这二者是互相矛盾的。针对该系统执行机构受限、化学反应非线性较强以及多目标排放约束优化等问题,本文建立了两核八自由度的SCR系统模型,并提出了一种基于非线性模型预测控制(NMPC)的尿素SCR系统排放控制方法。试验结果表明,控制器能够满足排放控制需求,对于瞬态工况变化引起的扰动有很好的抑制作用;并且对于尿素转化为氨的不确定性具有很好的鲁棒性。     

基于非线性模型预测的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

针对四旋翼无人机轨迹跟踪控制器跟踪性能不稳定的问题,提出一种基于非线性模型预测控制(nolinear model predict control, NMPC)的轨迹跟踪算法。首先,建立四旋翼无人机的动力学模型,定义四旋翼无人机的位置和姿态为状态量,螺旋桨转速为控制输入量,建立非线性状态空间方程作为控制算法的预测模型。其次,定义最优化函数和四旋翼无人机控制约束,将轨迹跟踪控制问题转换为非线性最优化求解问题。最后,通过多重打靶法求解得到的最优控制量作为四旋翼无人机的输入信号。为验证NMPC算法的跟踪性能,在Matlab中搭建仿真平台进行对比实验,结果表明,与PID和串级模型预测控制(model predict control, MPC)及改进MPC方法相比,NMPC算法能够在满足约束的情况下完成轨迹跟踪任务,误差小、精度高,并具有抗干扰能力。     

仿真转台用连续回转电液伺服马达预测滑模控制

针对飞行仿真转台用连续回转电液伺服马达自身存在高度非线性和摩擦、泄漏等外界因素导致的不确定性,不能建立精确的数学模型,以及传统控制策略效果不理想等特点,提出了一种预测函数滑模变结构复合控制策略(PFC-SMC)。电液伺服系统采用了具有状态反馈形式的内模控制理论结构,将内模控制思想和滑模变结构控制思想相结合,利用滑模控制克服外界干扰和参数时变性,利用预测函数控制算法设计内模控制器,实现系统高精度、高频响的跟踪控制,有效抑制了由滑模控制引起的抖振现象。仿真表明:与传统PID控制相比,PFCSMC复合控制算法有效提高了飞行仿真转台用电液伺服系统的低速稳定性和抗干扰能力,极大程度拓展了系统的频响,实现了伺服系统的精确控制。     

跟随式车辆队列高效协同弦稳定预测控制

针对前后跟随式通信拓扑的约束车辆队列弦稳定协同控制问题,提出一种分布式参数化模型预测队列控制算法。首先,建立车辆队列的纵向动力学模型,通过反馈线性化将其转化为线性状态空间模型。然后,利用邻域内车辆的预测轨迹信息构造局部优化问题,建立车辆队列局部控制器。为降低求解该局部最优控制问题的计算量,将预测时域内的控制输入增量参数化为阶梯式结构。在此基础上,设计模型预测队列控制器迭代计算算法,满足系统输入输出约束和弦稳定约束条件。进一步,应用Lyapunov稳定性定理和Moore-Penrose广义逆矩阵,获得车辆队列渐近稳定性充分条件,并分析系统跟踪性能。最后,通过与常规队列控制算法的仿真对比实验,验证所提出控制策略的高效性。     

基于电压电平的MMC模型预测控制

为了实现对模块化多电平变换器(MMC)的优化控制,该文设计一种基于电压电平的MMC模型预测控制策略。基于桥臂电压和与差的关系推导MMC系统的数学模型,由数学模型设计具有分层结构的模型预测控制器;控制器中的成本函数设计综合考虑交流电流控制、环流抑制控制和桥臂能量平衡控制;成本函数将选择出最优电压电平为脉宽调制器提供电压参考。此外,子模块电容电压平衡控制使用单独的控制回路实现。最后,搭建MMC的半实物仿真测试系统。稳态和动态测试结果验证了新型控制策略的效果。     

一类非最小相位对象的内模预测控制：SISO情形

针对一非最小相位对象，在内模控制结构下，根据预测控制机理来直接优化设计一非因果（有限脉冲响应）型控制器，提出了基于奇异值分解（ＳＶＤ）的控制器系数估计算法。该控制方法既保留了预测控制滚动优化的特点，又保持了内模控制对偶稳定性的特性，是一种稳定化的预测控制新策略。