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基于最优状态转移的非因果稳定逆（英文）

控制理论与应用 2016年第4期33卷 428-436页

作者：张有陵刘山浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州310027

本文研宄非最小相位系统的精确跟踪问题.理想情况下,非最小相位系统针对参考轨迹的精确跟踪可以通过非因果稳定逆方法实现,但控制输入需从负无穷处开始作用.而在实际情况下应用非因果稳定逆算法时,控制输入通过延拓提前作用的时间是有限... 详细信息

本文研宄非最小相位系统的精确跟踪问题.理想情况下,非最小相位系统针对参考轨迹的精确跟踪可以通过非因果稳定逆方法实现,但控制输入需从负无穷处开始作用.而在实际情况下应用非因果稳定逆算法时,控制输入通过延拓提前作用的时间是有限的,只能得到近似的跟踪效果.本文提出了一种基于最优状态转移的非因果稳定逆算法,能够在实际情况下实现非最小相位系统对参考轨迹的精确跟踪,放松了稳定逆方法对系统的初始状态和延拓时间的限制,而且在相同跟踪效果的条件下,比近似稳定逆方法的延拓时间更短.对比仿真结果验证了所提方法的性能.

关键词：稳定逆状态转移非因果非最小相位

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基于稳定逆的非最小相位系统的迭代学习控制

控制理论与应用 2003年第6期20卷 831-837页

作者：刘山吴铁军浙江大学工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学智能系统与决策研究所浙江杭州310027

针对迭代学习控制在非最小相位系统上应用效果差的缺点,根据最优化性能指标和非因果的稳定逆理论,提出了一种基于稳定逆的最优开闭环综合迭代学习控制,分析了学习律的收敛性并给出了此种非因果的学习律在实际应用中的运用方式.

关键词：迭代学习控制稳定逆非最小相位系统学习律收敛性

基于稳定逆的直流炉机组协调控制系统前馈-反馈控制

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动力工程学报 2015年第1期35卷 30-36,82页

作者：李露刘吉臻项丹华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

为改善协调控制系统在机组运行过程中的控制效果,提出了基于直流炉机组非线性模型的前馈-反馈控制方法:首先通过合理简化,建立具有一定精度且适用于控制器设计的非线性模型,再引入稳定逆理论,求取该模型的稳定逆解,利用逆系统前馈控制... 详细信息

为改善协调控制系统在机组运行过程中的控制效果,提出了基于直流炉机组非线性模型的前馈-反馈控制方法:首先通过合理简化,建立具有一定精度且适用于控制器设计的非线性模型,再引入稳定逆理论,求取该模型的稳定逆解,利用逆系统前馈控制使得机组输出迅速达到设定值附近,最后设计具有多个输出变量的反馈控制器,以消除外界扰动引起的跟踪误差.在不同的静态工作点下完成状态扰动与设定值扰动的仿真实验,并与基于状态反馈线性化的非线性内模结构的控制效果进行了对比.结果表明:基于稳定逆的前馈-反馈控制具有良好的设定值跟随能力.

关键词：直流炉简化非线性模型稳定逆前馈-反馈控制

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基于稳定逆的飞机纵向自动着陆控制律设计

飞行力学 2011年第2期29卷 33-36,40页

作者：王建刚董新民薛建平空军工程大学工程学院陕西西安710038

针对着陆过程中飞机对象的非最小相位特性,设计了基于稳定逆的飞机纵向自动着陆控制律。通过求解系统内部动态的有界解,设计了系统对于期望轨迹的稳定逆;基于相对阶的概念设计了光滑、连续的进场着陆期望轨迹。由稳定逆产生期望控制输... 详细信息

针对着陆过程中飞机对象的非最小相位特性,设计了基于稳定逆的飞机纵向自动着陆控制律。通过求解系统内部动态的有界解,设计了系统对于期望轨迹的稳定逆;基于相对阶的概念设计了光滑、连续的进场着陆期望轨迹。由稳定逆产生期望控制输入和状态轨迹,反馈控制器克服飞机参数不确定性及外界干扰。仿真结果表明,所设计的自动着陆控制律具有精确跟踪期望轨迹的能力,满足国军标关于纵向着陆的要求。

关键词：稳定逆内部动态相对阶自动着陆

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大型民用飞机稳定逆容错着陆控制

大型民用飞机稳定逆容错着陆控制

作者：王旭东上海交通大学

学位级别：硕士

民用飞机的一次飞行任务要经过地面滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进近着陆等不同的飞行阶段。在飞机进近着陆的过程中,因为飞机的飞行高度和速度非常低,并且着陆时常遇到侧风、风切变、雷暴等复杂环境,因而很容易发生飞行事故。在工... 详细信息

民用飞机的一次飞行任务要经过地面滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进近着陆等不同的飞行阶段。在飞机进近着陆的过程中,因为飞机的飞行高度和速度非常低,并且着陆时常遇到侧风、风切变、雷暴等复杂环境,因而很容易发生飞行事故。在工信部民机专项(***-2015-S-080)和国家航空科学研究基金(No.20160757001)等资金资助下,本文围绕民机自动着陆过程中遇到风干扰、执行器故障等关键难题,开展了大型民机着陆动力学建模、基于稳定逆的鲁棒自动着陆控制器设计、基于LPV的主动容错自动着陆控制器设计三方面研究工作,具体内容如下。(1)以B747-200飞机建立了线性和非线性模型及其作动器和发动机动力学模型;为了模拟飞机着陆时所处的环境,选择了微下击暴流和大气紊流两种典型风干扰作为着陆环境进行建模,并根据着陆不同阶段的要求,设计了理想的着陆轨迹。(2)针对着陆过程中飞机可能呈现非最小相位特性及存在强风干扰,引入稳定逆算法和H鲁棒控制算法,设计基于稳定逆的鲁棒自动着陆控制器。稳定逆用于解决非最小相位系统的精确跟踪问题,H控制提高系统的抗风干扰能力,进而提高自动着陆系统的精确性和鲁棒性。仿真结果表明基于稳定逆的鲁棒自动着陆控制器具有更强的抑制强风干扰的能力。(3)针对着陆过程中民机作动器故障,引入容错控制算法,设计了主动容错自动着陆控制器。考虑飞机以不同速度着陆情形,建立LPV(Linear Parameter Varying)着陆模型及相应执行器故障模型,运用鲁棒控制及线性矩阵不等式技术求解控制器,同时基于两级卡尔曼滤波的故障观测器对故障因子进行在线估计,LPV控制器根据估计因子在线调整控制器;仿真结果表明控制器在着陆过程中具有较好的容错性能。

关键词：着陆控制稳定逆 H∞控制线性参数时变容错控制

限制水域内船舶运动数学模型与航迹控制方法研究

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限制水域内船舶运动数学模型与航迹控制方法研究

作者：辛平哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着全球经济一体化,船舶作为交通运输工具的重要组成部分使各国的资源联系在一起。随着经济的推动和科技的发展,船舶的尺寸越来越大,航运公司的规模经济等原因使得船舶数量不断增加。船舶的大型化和数量增多使得港口、河道等限制水域... 详细信息

随着全球经济一体化,船舶作为交通运输工具的重要组成部分使各国的资源联系在一起。随着经济的推动和科技的发展,船舶的尺寸越来越大,航运公司的规模经济等原因使得船舶数量不断增加。船舶的大型化和数量增多使得港口、河道等限制水域出现拥堵现象,船舶水动力干扰效应突出,因此研究限制水域内水动力干扰下的船舶控制系统是智能船舶发展的核心问题之一。限制水域中的船舶水动力干扰现象复杂,需要采用适当的理论进行实时计算。同时,操纵方程是航迹控制的基础,因此还需在船舶运动数学模型中计及水动力干扰作用,然后在此基础上研究航迹控制算法模型。基于以上目标,本文展开了限制水域内船舶航迹控制算法研究,分析了船舶在限制水域内船舶操纵系统的特性,构建了基于输出重定义的船舶相应模型研究,并进行了船舶在限制水域内船舶航迹控制算法的研究,主要研究工作如下:1)基于非线性非最小相位系统的理论,分析了船舶在水动力干扰下的船舶运动数学模型的特性,考察水动力干扰下的船舶运动数学模型在B-I标准型下的内动态,由于其内动态不稳定,从而得出水动力干扰下的船舶运动数学模型为非最小相位系统的结论。2)基于输出重定义方法,将船舶运动数学模型在特定频率内与重定义的输出相同。基于船舶在限制水域的情况下处于低频状态的假设,将船舶运动数学模型的低频操纵模型独立出来,得到输出重定义后的船舶响应模型。3)基于稳定逆方法设计船舶前馈项,并依此修改了限制水域内船舶运动响应型模型,得到了结合稳定逆的限制水域内船舶运动响应型模型,仿真分析表明,精准控制下的限制水域内船舶运动响应型模型可有效使船舶避免碰撞。4)运用势流方法实时计算船舶水动力干扰,将其作为滑模控制器的已知干扰输入项,通过模拟限制水域典型船舶水动力干扰工况下的船舶轨迹,验证不同水深、航速、以及横向间距下设计控制器的控制效果,分析计算结果得出结论和建议,为限制水域船舶避碰控制提供理论与技术支撑。

关键词：限制水域水动力干扰非最小相位系统输出重定义滑模控制稳定逆

非最小相位系统的基函数型自适应迭代学习控制

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自动化学报 2014年第12期40卷 2716-2725页

作者：张黎刘山浙江大学控制科学与工程学系杭州310027

针对重复运行的未知非最小相位系统的轨迹跟踪问题,结合时域稳定逆特点,提出了一种新的基函数型自适应迭代学习控制(Basis function based adaptive iterative learning control,BFAILC)算法.该算法在迭代控制过程中应用自适应迭代学习... 详细信息

针对重复运行的未知非最小相位系统的轨迹跟踪问题,结合时域稳定逆特点,提出了一种新的基函数型自适应迭代学习控制(Basis function based adaptive iterative learning control,BFAILC)算法.该算法在迭代控制过程中应用自适应迭代学习辨识算法估计基函数模型,采用伪逆型学习律逼近系统的稳定逆,保证了迭代学习控制的收敛性和鲁棒性.以傅里叶基函数为例,通过在非最小相位系统上的控制仿真,验证了算法的有效性.

关键词：非最小相位系统基函数型迭代学习控制稳定逆自适应辨识

汽包炉单元机组的滑压工况通用非线性输出跟踪控制

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中国电机工程学报 2012年第11期32卷 118-125,155页

作者：赵为光夏国清杨莹王亚军蒋海役哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 漳泽电力河津电力分公司山西省河津市043300 国电吉林热电厂吉林省吉林市132021

正确反映机组动态特性的系统非线性模型和品质优良的非线性控制系统设计,是从本质上解决单元机组大范围、全工况优化运行,提高机组的快速负荷响应能力的2个根本问题。解决机理模型的准确性和复杂性的矛盾是非线性控制系统设计的关键。... 详细信息

正确反映机组动态特性的系统非线性模型和品质优良的非线性控制系统设计,是从本质上解决单元机组大范围、全工况优化运行,提高机组的快速负荷响应能力的2个根本问题。解决机理模型的准确性和复杂性的矛盾是非线性控制系统设计的关键。模型和控制的通用性是使控制系统能够广泛应用的便利条件。针对以上3方面的问题,提出了基于汽包炉单元机组机理模型的非线性稳定逆输出跟踪控制方法,首先建立能够正确反映机组动态特性的适度复杂的机理模型,构造输出项,使稳定逆解存在,并分析期望输出设定的合理性、可行性,然后设计非线性输出跟踪控制器,证明了该控制器的闭环稳定性。通过对河津电厂300MW燃煤机组仿真实验与现场DCS实时数据比较分析,验证了系统的有效性。

关键词：单元机组非线性数学模型稳定逆负荷跟踪

非最小相位系统的扩展Laguerre基函数迭代学习控制

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控制理论与应用 2012年第8期29卷 985-992页

作者：刘山刘杰浙江大学工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027

针对非最小相位系统的跟踪问题,提出了一种新的基函数迭代学习控制算法.该算法利用新型的非因果Laguerre扩展基函数逼近系统逆传递函数,设计最优迭代学习律使系统输入收敛到系统的稳定逆,保证了控制性能.算法不依赖于系统的先验模型,仅... 详细信息

针对非最小相位系统的跟踪问题,提出了一种新的基函数迭代学习控制算法.该算法利用新型的非因果Laguerre扩展基函数逼近系统逆传递函数,设计最优迭代学习律使系统输入收敛到系统的稳定逆,保证了控制性能.算法不依赖于系统的先验模型,仅需以基函数信号作为系统输入进行模型辨识,减少了模型不确定性的影响.通过对单连杆柔性机械臂这样的典型非最小相位系统跟踪问题的仿真,验证了该方法的良好效果.

关键词：迭代学习控制非最小相位系统稳定逆扩展Laguerre基函数