网络化鱼雷控制系统存在不确定因素的稳定性分析

基于控制器局域网（CAN）总线的网络化控制系统结构和特点,以鱼雷航向控制系统为例,运用TrueTime仿真工具搭建了该网络控制系统的仿真框架,研究了网络传输延时、数据包丢失等不确定因素对该比例积分微分（PID）控制系统稳定性能的影响;并利用Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式（LMI）方法,针对存在不确定因素的影响来设计网络化控制系统的控制器。仿真结果表明,所设计的控制器减小了不确定因素对系统稳定性的影响,保证了系统稳定正常工作,实现了对网络化控制系统的优化处理。     

一种飞控系统稳定模糊控制器的设计方法

基于T-S线性模型的模糊控制系统稳定性条件,针对飞控系统的模型特点,建立了其T-S模糊模型,并利用现代控制理论中的状态反馈方法,结合并行分布补偿(PDC)的思想,借助求解一组线性矩阵不等式(LMI)设计了一种模糊控制器,所设计的控制器能保证闭环系统的全局渐近稳定.从仿真结果看到了方法的有效性,验证表明控制器具有较强的鲁棒性.     

一类时延网络控制系統的H∞鲁棒控制

研究一类具有不确定时延的网络控制系统的H∞鲁棒控制问题。假设网络控制系统的控制器与执行器均为事件驱动，传感器为时间驱动，网络诱导时延是时变、不确定的，且小于传感器的采样周期；将此类网络控制系统的广义被控对象建模为一类具有不确定性的线性离散系统。基于Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)方法，导出了闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件，并给出控制器的设计方法。仿真表明该方法是有效的。     

少保守性网络化控制系统鲁棒保性能容错控制

研究了一类具有参数不确定性网络化控制系统的鲁棒保性能容错控制问题。同时考虑时变时延和丢包的影响,基于状态多时延模型,推证出了确保闭环系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒保性能容错的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式(LMIs)的方式给出了最优控制器的设计方法。由于新模型中引入了时延下界,且在证明过程中未进行模型转换和交叉项放大处理,加上适当自由权矩阵的引入,都减少了结果的保守性,提升了容错满意度。最后以一仿真示例验证了文中所述方法的有效性。研究了一类具有参数不确定性网络化控制系统的鲁棒保性能容错控制问题。同时考虑时变时延和丢包的影响,基于状态多时延模型,推证出了确保闭环系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒保性能容错的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式(LMIs)的方式给出了最优控制器的设计方法。由于新模型中引入了时延下界,且在证明过程中未进行模型转换和交叉项放大处理,加上适当自由权矩阵的引入,都减少了结果的保守性,提升了容错满意度。最后以一仿真示例验证了文中所述方法的有效性。     

自主水下航行器网络化控制系统事件触发鲁棒控制

随着自主水下航行器(AUV)功能的日益复杂,基于现场总线的(如CAN总线)的网络化控制系统(NCS)已经广泛应用于国内外的大中型AUV中。AUV系统中网络带宽等计算资源一般是有限的,需要在保证控制性能下进行合理分配。提出了一种考虑网络延迟的AUV空间运动事件触发控制策略设计方法。首先,基于不确定离散切换模型对事件触发传输且具有时变传输延迟的AUV纵向、侧向运动系统进行建模;然后,基于线性矩阵不等式对事件触发机制、控制律进行联合设计;最后,通过仿真实验,评估控制策略性能。结果表明,与基于时间触发的控制策略相比,提出的方法能够使AUV控制系统在满足控制性能要求的同时减少带宽占用率。     

基于迭代平方和优化的多项式非线性系统H_∞静态输出反馈控制器设计

针对一类范数有界的不确定多项式非线性系统的H∞静态输出反馈控制器设计问题,以双线性矩阵不等式(bilinear matrix inequalities,BMIs)形式给出了此类控制器存在的充要条件。由于BMIs问题是非凸的,因此引入一种迭代平方和优化(iterative sum of squares,ISOS)算法。该算法能够有效的求解BMIs问题,并进一步得到H∞静态输出反馈控制器。最后,仿真算例证明了该方法的有效性。     

基于FNN的PID非线性系统位置控制

针对数学模型不确定的某操瞄控制系统的控制问题，特别是滞环因素给系统的控制精度造成的不利影响，提出了一种基于Takagi-Sugeno模型的模糊神经网络(FINN)和比例积分微分(PID)控制的位置控制器和一种基于实数编码的遗传算法优化模型，运用该优化模型优化了控制器参数。仿真结果表明，该控制器具有较好的鲁棒性，采用这种控制器，系统能够高精度、快速、平稳地调转到指定的位置。     

长时延网络控制系统的建模与分析

针对传感器、执行器为时间驱动,控制器为事件驱动的长时延网络控制系统,考虑存在数据包丢失和乱序,将包含网络的广义被控对象建模为具有时变控制对延的线性离散系统。针对该模型,利用Lyapunov方法,给出了与时滞相关的闭环系统渐近稳定的充分条件;基于线性矩阵不等式( LMI)方法,给出了保证闭环系统渐近稳定的时延上界的求取方法。仿真结果表明本文的方法是有效的。     

多包传输网络控制系统的保性能控制

研究了一类具有不确定时延的多包传输网络控制系统的保性能控制问题。在传感器数据传输采用静态调度策略的情况下,在控制器端用对象模型来估计对象的状态,根据接收到的传感器数据更新模型的相应状态,将多包传输网络控制系统建模为具有不确定性的线性离散周期系统。根据周期系统理论和矩阵不等式方法,推导了多包传输网络控制系统保性能控制律存在的条件,给出了保性能控制律的设计方法,利用PENBMI软件包求解双线性矩阵不等式约束的优化问题可得到次优保性能控制律和次优性能指标。仿真例子验证了设计方法的有效性。     

自动装填系统中控制器的多指标设计

提出了一种满足多种指标要求的弹药自动装填系统的控制器设计方法,在大偏差下施加最大控制量,使系统有较短的调节时间,在小偏差下使用Lyapunov矩阵不等式,通过PD—P控制器,配置系统闭环极点于指定圆形区域而使闭环系统具有较好的动态品质和满足指标要求的稳态误差。通过两种控制器的切换,保证控制系统同时满足所提出的指标要求。MATLAB下控制系统仿真及和ADAMS下建立的虚拟样机结合实验,证明了该方法的有效性。     

基于RBF神经网络的控制器参数优化设计研究

以单输入单输出控制系统为研究对象,为快速完成控制器参数整定及优化,提升系统动态性能和稳态性能,提出了一种基于RBF(Radial Basis Function)神经网络的控制器参数优化方法。利用RBF神经网络的局部逼近能力和自学习能力,构造出控制系统辨识与控制器参数优化双网络结构,实现了对被控对象的在线辨识及增量式不完全微分PID控制器参数的在线迭代,快速完成控制器参数的整定,在保证系统动态特性的同时,大幅提升稳定精度。     

基于改进LMI的鲁棒H∞动态输出反馈控制综合

研究动态输出反馈(DOF)下连续时间系统的鲁棒H∞控制综合问题.借助于线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了闭环系统鲁棒H∞DOF控制器存在的充要条件.该条件依赖于引入的松弛变量,消除了Lya-punov变量与系统矩阵之间的耦合,能够减小控制器设计的保守性.利用变量替换方法,将上述条件中的非线性矩阵不等式转化为关于替换变量的LMI,并给出了相应的DOF控制器求解方法.数值算例结果验证了新方法的有效性.     

T-S模糊控制在飞行器滚动通道设计中的应用研究

应用线性参变系统二次稳定的充要条件,采用TakagiSugeno模糊模型对某飞行器的滚动通道动力学模型进行了逼近,推导出公共正定矩阵P存在的条件,将控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的凸优化问题,综合考虑响应速度和输入限制等控制品质,利用并行分布补偿方法设计了满足总体需求的二次稳定控制器.数字仿真的结果表明所设计的控制器能够较好地解决飞行器控制系统设计中的全局稳定性问题,是一种研究飞行器控制系统设计的有效方法.     

基于粒子群优化的某车载火箭炮自抗扰控制

针对车载火箭炮行进间的PID 控制方法存在动态性能的限制,提出一种自抗控制器的设计。针对自抗扰 控制器(active disturbance rejection control,ADRC)模块中存在众多且不便确定的参数这一问题,利用粒子群优化算 法(particle swarm optimization,PSO)较强的寻优能力,对扩张状态观测器的参数进行优化,并优化控制系统。仿真 结果表明：基于该控制方法的伺服系统稳定性显著提升,提高行进间火炮的控制精度与动态性能。     

非线性奇异时滞系统的鲁棒同时保性能优化控制

针对一组非线性奇异时滞系统的鲁棒同时保性能控制问题进行研究,用范数有界的不确定参数的微分方程组描述所考虑的系统;基于Lyapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式方法给出存在同时保性能控制器的充分条件;对具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题求解,进而明确给出使得性能指标函数上界达到最优值控制器的表达式;该控制器的设计方法不仅使得奇异时滞闭环系统组正则、无脉冲、同时鲁棒稳定,而且性能函数上界最优;最后,给出算例验证该方法的有效性。     

参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制

为解决有人与无人车辆编队中,有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入对无人车跟踪控制的扰动问题,设计了一种参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制算法。通过采集分析历史数据确定控制器扰动的噪声极值,并经过适度放缩得到其鲁棒边界。设计抑制该扰动的局部反馈鲁棒控制器,并通过贝叶斯优化的方法实现鲁棒边界等控制器参数自优化。基于混合整数线性优化的方法预测有人领航车未来轨迹,并设计鲁棒模型预测控制器实现无人车对有人领航车的跟踪控制。仿真和实车试验结果表明：所设计的鲁棒模型预测控制器在跟踪精度方面相比于传统模型预测控制器有明显的提升;同时该控制器有效地抵抗了来自有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入、无人跟随车系统模型不确定性和外部环境的扰动,振荡情况明显改善,提高了系统的鲁棒性。     

高速旋转弹的姿态控制系统设计

为了解决高速旋转弹姿态控制的难题,设计了一种基于滑动质量块姿态控制系统。从高速旋转弹姿态特点分析出发,建立了姿态动力学方程。根据时间尺度对其姿态回路进行了时标分离,将其分为内外两个回路,分别进行了控制系统设计。外环设计了含有跟踪误差及其积分函数的滑模控制器,内环则采用了依赖于状态的黎卡提方程(SDRE)的最优控制器。仿真结果表明,该控制系统能快速有效地实现对弹体姿态控制,可为实际工程应用提供必要的借鉴。     

车削振动的免疫PID控制研究

为减少车削过程中车刀产生的振动对工件加工精度的影响,开发了一种车削振动控制系统。系统中的执行器采用超磁致材料制作而成,能满足切削振动控制高精度和高频响的要求;同时采用柔性铰链结构设计专用刀架,解决了执行器回复力不足的问题;在完成系统的总体设计后,研究了超磁致伸缩执行器(GMA)和专用刀架的工作原理,并分别建立了它们的传递函数模型。根据人工免疫原理,设计了一种免疫PID控制器,通过Matlab环境中的Simulink工具对控制系统进行仿真研究,并在数控(CNC)车床上进行了现场实验测试,结果证明该系统能很好地抑制车削加工时产生的振动干扰。     

软质管线收卷机构PI D控制研究

为使软质管线收卷机构在受到负载力矩扰动的情况下收卷机构的控制系统拥有良好的瞬态与稳态性能,采用PID控制器对控制系统进行调整。用传递函数的方法建立控制系统的模型并采用根轨迹法对PID控制器参数进行分析优化。同时用Simulink建模的方法建立控制系统的模型并采用正交试验法则对PID控制器参数进行优化;计算结果表明：传递函数建模根轨迹法分析的优化结果与Simulink建模正交试验法分析的优化结果比较吻合,传递函数模型与Simulink模型得到相互印证。根轨迹分析法的结果为正交试验法的分析提供了初始的水平数取值范围。正交试验法的分析结果为进一步试验分析指明了方向。两种优化方法的综合运用使PID控制器参数的优化效果得到提高。     

混合动力特种车APU控制系统开发

本文设计的辅助动力单元(APU)控制系统采用恒压控制的结构.首先优化了柴油发动机工作区域,之后设计了发动机转速变增益PI控制器和发电机调压器.最终在APU试验台架上的试验结果验证了发动机转速控制器的能够对发动机实际工作点有很好的控制效果,并且APU的功率响应特性和输出电压的稳定性均能满足车载特种用电设备的要求.