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永磁同步直线电机无模型电流控制

电工技术学报 2021年第15期36卷 3182-3190页

作者：苏光靖李红梅李争周亚男合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 河北科技大学大学电气工程学院石家庄050018

为改善永磁同步直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,针对传统永磁同步直线电机PID控制方法中参数不确定性导致的控制不稳定问题,提出一种无模型电流控制方法。该文基于超局部模型设计永磁同步直线电机控制系统的无模型电... 详细信息

为改善永磁同步直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,针对传统永磁同步直线电机PID控制方法中参数不确定性导致的控制不稳定问题,提出一种无模型电流控制方法。该文基于超局部模型设计永磁同步直线电机控制系统的无模型电流控制器,分别搭建PID控制和无模型电流控制系统,在此基础上进行稳态运行、负载突加减和电机参数摄动的仿真及实验对比。结果表明,所提方法改善了永磁同步直线电机控制系统的动态响应性能,对电机参数不确定性具有较强的鲁棒性。

关键词：永磁同步直线电机超局部模型无模型控制电流控制

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无模型控制技术在丙烯腈装置应用

化工管理 2022年第16期 87-90页

作者：龚荣庭中国石油化工股份有限公司安庆分公司安徽安庆246000

文章对丙烯腈生产装置大循环系统pH值控制难点进行了分析,介绍了无模型控制技术的原理、特点、功能、控制方案及其实施步骤,无模型控制技术对复杂系统实现闭环稳定安全控制,提高了装置的自控率和丙烯腈产品的质量,降低了生产人员的劳动... 详细信息

文章对丙烯腈生产装置大循环系统pH值控制难点进行了分析,介绍了无模型控制技术的原理、特点、功能、控制方案及其实施步骤,无模型控制技术对复杂系统实现闭环稳定安全控制,提高了装置的自控率和丙烯腈产品的质量,降低了生产人员的劳动强度,减少因人为因素带来的不稳定性,提高了装置生产的平稳性。

关键词：丙烯腈装置无模型控制大循环pH值

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无模型控制器的无摩擦气缸控制仿真

计算机仿真 2016年第3期33卷 347-350页

作者：刘昱赵国新北京石油化工学院北京102617

无摩擦气缸伺服系统作为一种特殊的气动系统,具有成本低、节能,清洁等优点,运用较为广泛。其驱动负载的输出力由气体压力而产生,由于气体的可压缩性,要得到精确的数学模型十分困难,而且气动系统易受周围环境因素的影响,当采用传统PID控... 详细信息

无摩擦气缸伺服系统作为一种特殊的气动系统,具有成本低、节能,清洁等优点,运用较为广泛。其驱动负载的输出力由气体压力而产生,由于气体的可压缩性,要得到精确的数学模型十分困难,而且气动系统易受周围环境因素的影响,当采用传统PID控制时,很难使系统长时间保持良好的控制效果。针对比例流量阀驱动无摩擦气缸的气动伺服系统,对其进行建模分析,并将无模型控制算法引入到伺服系统的控制器设计中,利用仿真软件构建控制系统并进行仿真,仿真结果表明,相比于常规的肿控制器,无模型控制具有更优的控制性能,在保证系统稳定性的前提下提高了输出响应速度。

关键词：无模型控制流量比例阀无摩擦气缸

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非均匀采样非线性多智能体系统无模型控制

计算机仿真 2023年第5期40卷 438-447页

作者：李昊哲王宏伟郭明霄杨仕旗新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047 大连理工大学控制科学与工程学院辽宁大连116024

针对一类未知的非均匀采样非线性异构多智能体系统一致性跟踪控制问题,提出一种分布式无模型自适应控制方法。首先利用提升变量技术将各个受控的非均匀采样非线性系统转化为当前工作点处的紧格式动态线性化(CFDL)数据模型。然后引入虚... 详细信息

针对一类未知的非均匀采样非线性异构多智能体系统一致性跟踪控制问题,提出一种分布式无模型自适应控制方法。首先利用提升变量技术将各个受控的非均匀采样非线性系统转化为当前工作点处的紧格式动态线性化(CFDL)数据模型。然后引入虚拟领导者技术产生期望轨迹,根据一致性原理对各个智能体设计控制协议,保证所有智能体的期望轨迹跟踪的一致性。再利用非线性理论中的Lischitz条件分析所提方法的稳定性,给出算法在固定通信拓扑下的收敛条件。所提方法具有如下特点:分布式控制器的设计仅需要输入和输出数据,以及邻居智能体的输出数据;控制算法计算量小,容易实现。最后,通过仿真实例验证了所提方法的有效性。

关键词：非均匀采样异构多智能体无模型控制一致性分析非线性系统

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无模型控制器参数在线自整定研究

无模型控制器参数在线自整定研究

作者：李雪园浙江大学

学位级别：硕士

随着时代的进步,科技的发展,实际生产过程变得越来越复杂,日益呈现出多输入多输出、强耦合、强非线性、多工况、变负荷、时变等复杂性特征,使得被控对象的精确数学模型难以获取,给传统的基于数学模型的控制方法带来了前所未有的挑战。... 详细信息

随着时代的进步,科技的发展,实际生产过程变得越来越复杂,日益呈现出多输入多输出、强耦合、强非线性、多工况、变负荷、时变等复杂性特征,使得被控对象的精确数学模型难以获取,给传统的基于数学模型的控制方法带来了前所未有的挑战。无模型控制算法是一种新型的基于数据驱动的控制方法,仅依赖于受控系统实时量测的输入输出数据进行控制器的分析和设计,不依赖受控系统的任何数学模型信息,避免了未建模动态的影响,具有良好的应用前景。然而,无模型控制器参数的确定主要依赖经验知识,同时调节过程比较耗时,限制了无模型控制器在复杂工业过程的进一步推广应用。目前,无模型控制器参数整定领域相关的研究还鲜有报道,没有形成系统的参数整定方法。为了推进无模型控制器在工业过程的实际应用,本文深入分析了无模型控制器参数对控制效果的影响,选取控制输入估计算法中的惩罚因子和步长因子作为待整定参数,结合BP神经网络强大的学习能力,提出并实现了控制器参数在线自整定的三类新方法,形成了无模型控制器参数在线自整定的系统理论与方法:（1）针对SISO系统,提出并实现了 SISO无模型控制器参数在线自整定新方法,通过典型时变非线性SISO系统的仿真实验,验证了所提新方法能够显著提高控制精度和稳定性。（2）针对MIMO系统,提出并实现了 MIMO无模型控制器参数在线自整定新方法,通过典型时变非线性MIMO系统的仿真实验,验证了所提新方法能够显著提高控制精度和稳定性。（3）针对MIMO系统,提出并实现了 MIMO基于SISO无模型控制器的解耦控制方法,首先根据MIMO系统的耦合性特征与倾向性特征分解成多个相互耦合的SISO系统,然后同步实现多个SISO系统之间的在线解耦与各SISO系统无模型控制器参数的在线自整定,典型时变非线性MIMO系统的仿真实验表明,所提新方法进一步显著提高了控制精度和稳定性。

关键词：无模型控制数据驱动参数整定 BP神经网络解耦控制 SISO MIMO

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大时滞系统的无模型控制方法及应用

哈尔滨工程大学学报 2018年第12期39卷 1987-1993页

作者：董娜常建芳韩学烁吴爱国天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对实际被控系统普遍存在的大滞后特点,设计了带有滞后时间输入变化率约束项的无模型自适应控制系统,以此来减小大时间滞后对整个控制过程的影响,并且引入典型大时滞系统进行了仿真比较研究;针对压缩式制冷系统非线性、大时滞、强耦合... 详细信息

针对实际被控系统普遍存在的大滞后特点,设计了带有滞后时间输入变化率约束项的无模型自适应控制系统,以此来减小大时间滞后对整个控制过程的影响,并且引入典型大时滞系统进行了仿真比较研究;针对压缩式制冷系统非线性、大时滞、强耦合及难以建立可以实现控制的精确数学模型等特性,设计了制冷系统无模型控制方案,并进行了仿真研究。仿真结果表明:本文的无模型自适应控制算法具有优越的控制性能和更快的响应速度,提高了制冷系统的工作性能,从而验证了本文的控制方法的有效性。

关键词：大时滞非线性无模型控制滞后时间常数压缩式制冷系统动态响应

基于双目视觉的水下软体机械臂无模型控制研究

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基于双目视觉的水下软体机械臂无模型控制研究

作者：洪杨华中科技大学

学位级别：硕士

随着陆地资源的枯竭,水下资源的探索开发显得愈发重要。相比于使用刚体机械臂作为水下探索工具,软体机械臂对于水下环境而言更加友好。然而软体机械臂在水下环境中的几何构型十分复杂,且水下环境中缺乏对机械臂姿态的观测设备,给水下软... 详细信息

随着陆地资源的枯竭,水下资源的探索开发显得愈发重要。相比于使用刚体机械臂作为水下探索工具,软体机械臂对于水下环境而言更加友好。然而软体机械臂在水下环境中的几何构型十分复杂,且水下环境中缺乏对机械臂姿态的观测设备,给水下软体机械臂的控制带来了巨大的挑战。本文以水下软体机械臂为研究对象,设计水下立体视觉反馈系统对水下机械臂的姿态进行实时观测,此外,本文设计了无模型控制方案对软体机械臂进行控制。针对水下相机图像畸变导致无法准确获取软体机械臂末端执行器位置的问题,本文结合防水罩的形状,建立了一种新的水下相机成像模型,然后根据该成像模型推算出水下图像校正公式;同时,在校正后图像的基础上,本文完成了对软体机械臂末端执行器位置三维坐标的检测任务;并通过三维坐标测量实验证明水下位置测量结果误差在1 mm以内,为后续软体机械臂的控制提供了精确的反馈。针对传统软体机械臂运动学模型无法描述水下流体介质中的软体机械臂运动的问题,本文提出了基于直接逆运动学的水下无模型控制方法,通过人工神经网络学习水下环境中软体机械臂的控制量-末端执行位置的直接逆映射,然后以该人工神经网络模型构建控制器,实现对水下软体机械臂的实时控制。针对基于直接逆运动学无模型控制方法解算的控制量部分不属于机械臂可行驱动空间的问题,本文采用长短期记忆网络建立描述水下软体机械臂非平稳状态的正运动学模型,并创造性地提出将正运动学模型与直接逆运动学控制器联合训练的目标导向学习方法,实现对人工神经网络控制器参数的调整,从而优化了直接逆运动学控制器的解。轨迹跟踪实验证实基于目标导向学习的水下无模型控制方法的平均绝对值误差在8 mm以内,相比于基于传统软体机械臂运动学模型的控制,误差降低了40%以上,大幅度地提高了软体机械臂末端执行器的控制精度。实验结果表明,本文所提出的图像校正与无模型控制方法能够有效克服水体对软体机械臂构型及测量装置的影响,完成了水下软体机械臂的姿态反馈与控制任务,为实现水下软体机械臂自动化探索提供了保障。

关键词：水下环境软体机械臂双目视觉无模型控制

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时延非线性系统无模型预设性能控制

自动化学报 2024年第5期50卷 937-946页

作者：张晋熙柴天佑王良勇东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819

研究含有状态时延的严反馈非线性系统的跟踪控制问题,充分考虑时延的时变性和任意性以及系统的未知动力学特性.为解决该问题,取代参数辨识、函数逼近、增益调节、指令滤波等常规技术,提出基于导向函数的预设性能控制方法,移除了控制器... 详细信息

研究含有状态时延的严反馈非线性系统的跟踪控制问题,充分考虑时延的时变性和任意性以及系统的未知动力学特性.为解决该问题,取代参数辨识、函数逼近、增益调节、指令滤波等常规技术,提出基于导向函数的预设性能控制方法,移除了控制器设计对于系统非线性、控制方向和虚拟控制信号导数等信息的依赖.并且,摆脱基于李雅普诺夫−克拉索夫斯基泛函或拉祖米欣函数的稳定性分析框架,采用基于反证法的受限分析理论,移除性能分析对于已知的时延上界、部分已知的时延非线性函数和时延导数小于1等常见约束.因此,形成无模型、低复杂度、高性能控制方法,将跟踪误差限制于设计者预先选取的性能包络线内,确保系统输出以预先设定的速度和精度跟踪上时变的设定值.最后,以具有延迟回收流的两级化学反应器为对象开展对比仿真,实验结果验证了所提方法的有效性和优越性.

关键词：无模型控制预设性能参考跟踪时延系统非线性系统

具有加性和乘性噪声的线性离散时间随机系统的无模型最优跟踪控制

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控制理论与应用 2023年第6期40卷 1014-1022页

作者：银玉博罗世贤万韬广西大学电气工程学院广西南宁530004 华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640

本文研究一类同时受加性和乘性噪声影响的离散时间随机系统的最优跟踪控制问题.通过构造由原始系统和参考轨迹组成的增广系统,将随机线性二次跟踪控制(SLQT)的成本函数转化为与增广状态相关的二次型函数,由此推导出用于求解SLQT的贝尔... 详细信息

本文研究一类同时受加性和乘性噪声影响的离散时间随机系统的最优跟踪控制问题.通过构造由原始系统和参考轨迹组成的增广系统,将随机线性二次跟踪控制(SLQT)的成本函数转化为与增广状态相关的二次型函数,由此推导出用于求解SLQT的贝尔曼方程和增广随机代数黎卡提方程(SARE),而后进一步针对系统和参考轨迹动力学信息完全未知的情形,提出一种Q-学习算法来在线求解增广SARE,证明了该算法的收敛性,并采用批处理最小二乘法(BLS)解决该在线无模型控制算法的实现问题.通过对单相电压源UPS逆变器的仿真,验证了所提出控制方案的有效性.

关键词：随机线性二次跟踪随机噪声无模型控制 Q-学习