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受全部状态约束的不确定非线性系统的智能自适应控制

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受全部状态约束的不确定非线性系统的智能自适应控制

作者：张家鸣山东师范大学

学位级别：硕士

在许多实际工业中,被控对象往往具有非线性的本质特性,例如:航空航天系统、电力系统、化工反应系统以及机器人系统等。另外,不确定性和约束往往会存在于各种非线性动态系统中,不确定性是由系统建模误差、未知外部环境干扰等因素产生,约... 详细信息

在许多实际工业中,被控对象往往具有非线性的本质特性,例如:航空航天系统、电力系统、化工反应系统以及机器人系统等。另外,不确定性和约束往往会存在于各种非线性动态系统中,不确定性是由系统建模误差、未知外部环境干扰等因素产生,约束来源于系统本身的硬件要求和工作环境的限制等。因此,研究不确定非线性系统在受到各种约束要求下的稳定性控制问题有十分重要的理论和应用价值。本论文以Lyapunov系统稳定性理论为基础,并结合Backstepping过程与自适应智能神经网络控制算法,对受全部状态约束要求的不确定非线性系统的控制问题展开了深入研究。本文的研究工作总结如下:（1）针对一类受到全部状态约束要求的单输入单输出（Single-Input-Single-Output,SISO）不确定非线性系统（系统具有严格反馈下三角形式）,分别提出了基于时间触发和事件触发的智能控制算法。首先,将逼近误差、参考信号的一阶导数、虚拟控制的导数与基函数整合为一个向量,通过使用径向基函数（Radial Basis Function,RBF）基向量的基本属性和自适应方法消除了未知项的影响。其次,使用障碍函数方法对系统的全部状态进行约束,通过证明障碍函数的有界性,得到了系统的全部状态满足约束要求,并且所设计的时间触发的控制器可以保证系统输出轨迹渐近的跟踪上参考信号。然后,基于提出的时间触发策略,本文进一步设计了一个相对阈值的事件触发策略。在保证时间触发控制所能达到的性能的前提下,所设计的事件触发的智能控制器可以提高通信信道和资源的利用率,具有更大的现实意义。（2）针对一类带有未知控制方向的非严格反馈非线性系统,提出了基于Nussbaum技术的控制算法。本文提出了一种新的非线性映射方法,并使用该非线性映射方法将原本受到时变非对称全部状态约束的动态系统映射为未受到约束的新的动态系统。随后,对新的动态系统进行正常的Lyapunov稳定性设计,通过设计控制器使得映射后的系统状态达到稳定,从而间接证明原本的系统达到期望的控制目标。同时,使用Nussbaum技术消除了未知控制增益的影响。通过智能控制技术和Nussbaum技术所设计的控制器,可以保证闭环系统的全部信号都有界,并且时变非对称的全部状态约束不被违反。进一步的,将针对SISO系统给出的智能控制框架拓展到多智能体系统（Multi-Agent Systems,MASs）,设计了一种一致性智能跟踪控制策略,保证了每一个跟随者的输出信号可以一致跟踪上领导者的轨迹。

关键词：不确定非线性系统智能自适应控制事件触发策略全部状态约束非线性映射方法

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一类航天器智能自适应控制方法探讨

一类航天器智能自适应控制方法探讨

基于特征模型的倒立摆智能自适应控制系统设计

1998年中国控制会议

作者：李智斌吴宏鑫北京控制工程研究所北京控制工程研究所

本文针对现代航天器对控制任务的需求特点,基于航天器对象特征模型知识描述,提出了具有多层结构的智能自适应控制系统概念。作为本方法的原理基础,分别给出了关于一类高阶对象的低阶时变等效模型的定理及其推论, 以及广义补偿基本定理... 详细信息

本文针对现代航天器对控制任务的需求特点,基于航天器对象特征模型知识描述,提出了具有多层结构的智能自适应控制系统概念。作为本方法的原理基础,分别给出了关于一类高阶对象的低阶时变等效模型的定理及其推论, 以及广义补偿基本定理及其推论, 然后介绍智能自适应控制器三个层次的基本设计要点。最后对带有太阳帆板展开的航天器姿态控制进行了仿真研究,结果初步表明本智能自适应控制方法的有效性。

关键词：变结构航天器智能自适应控制特征模型广义补偿

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基于特征模型的倒立摆智能自适应控制系统设计

作者：徐亦雯上海应用技术大学

学位级别：硕士

倒立摆系统是一个典型的单输入多输出非线性高阶次的不稳定系统,是控制理论与控制工程研究中非常复杂值得深入探究的被控对象。倒立摆系统实验可以用来验证控制理论和控制方法的准确性以及实用性。基于特征模型的全系数自适应控制方法... 详细信息

倒立摆系统是一个典型的单输入多输出非线性高阶次的不稳定系统,是控制理论与控制工程研究中非常复杂值得深入探究的被控对象。倒立摆系统实验可以用来验证控制理论和控制方法的准确性以及实用性。基于特征模型的全系数自适应控制方法是由吴宏鑫院士在1992年提出的一种新型的适用高效的自适应控制方法,其基本思想是将建模与控制要求结合在一起,建立完全符合控制要求的系统特征模型,设计基于该模型的全系数自适应控制律。本课题就是将特征建模理论应用于小车倒立摆系统。首先推导倒立摆系统的理论模型,并用梯度法对特征参数进行有效辨识。然后设计包含黄金分割自适应控制律、逻辑积分控制律、逻辑微分控制率、跟踪控制律在内的智能自适应控制器。接着与试验设计方法相结合用二次最优的自校正黄金分割自适应控制对控制律中的参数进行优化,用MATLAB软件建立仿真模型,调试验证控制效果。最后将所设计的控制算法应用于实际系统并得出实验结果。

关键词：特征建模倒立摆智能自适应控制试验设计方法

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智能自适应微机励磁控制技术研究及试验分析

智能自适应微机励磁控制技术研究及试验分析

中国水力发电工程学会水电控制设备专委会学术会议

作者：胡国庆毛承雄余翔宜昌市能达通用电气股份合作公司华中科技大学

1 引言随着三峡电厂巨型发电机组的投运,电力系统即将实现全国联网,联网后的电力系统运行稳定性将成为未来电力系统控制技术的关键课题。而解决电力系统运行稳定性的主要办法包括发电厂发电机组的稳定控制和电网的稳定控制两大课题。由... 详细信息

1 引言随着三峡电厂巨型发电机组的投运,电力系统即将实现全国联网,联网后的电力系统运行稳定性将成为未来电力系统控制技术的关键课题。而解决电力系统运行稳定性的主要办法包括发电厂发电机组的稳定控制和电网的稳定控制两大课题。由于水、汽轮机转动惯量和时间常数大的原因,发电厂发电机组的稳定控制主要采用发电机励磁系统控制技术,常用方法是最优控制和在PID控制中增加PSS控制两种方法。电网的稳定性控制技术即FACTS(柔性交流输电系统)技术,常用方法是UPFC(统

关键词：三峡电厂发电机组微机励磁控制电力系统稳定智能自适应控制

来源： cnki会议评论

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基于特征模型的永磁同步电机转速自适应控制

微特电机 2015年第3期43卷 33-37页

作者：窦晓华王永中国科学技术大学合肥230027 酒泉卫星发射中心试验技术部兰州732750

针对永磁同步电机离线辨识的建模方法存在一定的建模误差,采用id=0的矢量控制策略,提出用特征建模理论对永磁同步电机建立特征模型。在此基础上,设计了一种基于特征模型的智能自适应组合控制器。实验表明,该方法对电机转速的控制精度高... 详细信息

针对永磁同步电机离线辨识的建模方法存在一定的建模误差,采用id=0的矢量控制策略,提出用特征建模理论对永磁同步电机建立特征模型。在此基础上,设计了一种基于特征模型的智能自适应组合控制器。实验表明,该方法对电机转速的控制精度高、鲁棒性强;与传统PI控制相比,具有速度跟踪更快、稳态时速度波动率更小的特点。

关键词：永磁同步电机矢量控制特征模型智能自适应控制

基于Ethernet的开放式机器人等离子熔射成形系统研究

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机器人 2008年第1期30卷 17-21页

作者：夏卫生张海鸥王桂兰杨云珍邹阳华中科技大学材料成型与模具国家重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学数字制造与装备技术国家重点实验室湖北武汉430074

提出了基于工业以太网(Ethernet)的机器人等离子熔射成形系统.基于Ethernet建立PC与MotomanUP-20机器人之间的通讯连接,开发了机器人控制软件,实现了PC对机器人的主机控制以及作业文件交互等功能.基于MPI(Multi-Point Interface)网络连... 详细信息

提出了基于工业以太网(Ethernet)的机器人等离子熔射成形系统.基于Ethernet建立PC与MotomanUP-20机器人之间的通讯连接,开发了机器人控制软件,实现了PC对机器人的主机控制以及作业文件交互等功能.基于MPI(Multi-Point Interface)网络连接PC与等离子熔射设备的控制核心Siemens S7-300型PLC.最终实现了以PC机为核心,集成成形过程监控、机器人熔射路径自适应调整和机器人实时监控等子功能的开放式机器人等离子熔射成形系统,并自主开发了SprayMonitor成形过程监控软件.实验结果表明,该系统能够根据熔射皮膜温度、厚度等在线检测信息进行熔射路径智能自适应调整和加工策略自行调度,实现了等离子熔射成形与机器人运动执行的一体化控制,提高了成形系统的柔性.

关键词：工业机器人等离子熔射成形系统 Ethernet 皮膜温度智能自适应控制

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基于神经网络的集中供暖系统约束控制

热能动力工程 2019年第4期34卷 23-28页

作者：王宏伟敖鑫刘璐沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学继续教育学院辽宁沈阳110168

为提高集中供暖系统的热效率,提出了一种基于神经网络的集中式供暖系统的水阀开合度控制策略,引入了障碍李雅普诺夫函数和一个特殊设计的辅助系统来解决控制系统中出现的输入输出约束的问题。采用了一种神经网络逼近器来在线估计系统模... 详细信息

为提高集中供暖系统的热效率,提出了一种基于神经网络的集中式供暖系统的水阀开合度控制策略,引入了障碍李雅普诺夫函数和一个特殊设计的辅助系统来解决控制系统中出现的输入输出约束的问题。采用了一种神经网络逼近器来在线估计系统模型,解决系统传递模型未知的问题。通过模拟仿真同时测试了所提出系统的性能,与传统PID控制系统进行对比,该系统具有良好的适应性和稳定性,有一定的实用价值。

关键词：集中供暖系统神经网络输入输出约束智能自适应控制

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千米深井三软煤层智能开采关键技术与展望

煤炭工程 2019年第1期51卷 1-6页

作者：王国法庞义辉任怀伟天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

基于我国淮南矿区三软煤层赋存条件及综采自动化技术发展现状,分析了千米深井三软煤层综采工作面实现智能化、少人化开采的制约因素与技术瓶颈。针对三软煤层易发生煤壁片帮与顶板冒漏等问题,提出了基于多参量监测与融合分析的液压支架... 详细信息

基于我国淮南矿区三软煤层赋存条件及综采自动化技术发展现状,分析了千米深井三软煤层综采工作面实现智能化、少人化开采的制约因素与技术瓶颈。针对三软煤层易发生煤壁片帮与顶板冒漏等问题,提出了基于多参量监测与融合分析的液压支架智能自适应控制策略;通过分析采煤机精准定位与智能调高存在的技术瓶颈,提出了基于地质信息模型和随掘随采探测动态修正的采煤机采高智能调控策略;分析了刮板输送机发生上窜、下滑等异常工况的原因,提出了基于刮板输送机三向姿态智能监测的异常工况预警与调控策略,并辅以刮板输送机推移工序进行调整;针对综采工作面超前支护区域难以实现智能化推进的难题,研发设计了单元式智能自适应超前液压支架及自动搬移装置,提高了对大变形巷道的适应性及智能化控制水平;分析了综采装备群智能协同推进控制策略,对综采工作面智能化开采技术的发展方向进行了展望。

关键词：千米深井三软煤层智能开采智能自适应控制智能调高控制超前支护

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航天器控制的现状与未来

空间控制技术与应用 2012年第5期38卷 1-7页

作者：吴宏鑫谈树萍北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术重点实验室北京100190

航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提... 详细信息

航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提出,航天器智能自主控制应秉承"理论方法、系统结构、器部件要同步研究"的思想和方法.从目前应用情况看,北京控制工程研究所提出的基于特征模型的智能自适应控制方法是大有前途的方法.

关键词：航天器姿态与轨道控制智能自主控制特征模型智能自适应控制