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锅炉单冲量给水调节器设计￣[1]的改进

热能动力工程 1998年第6期13卷 454-456页

作者：王献忠刘德生杜维刘漫丹浙江大学

在大型锅炉汽包水位控制过程中，当蒸汽流量或给水流量突然变化时，会产生严重的虚假水位现象，本文把Ｓｍｉｔｈ预估控制形式应用到给水流量反馈和蒸汽流量前馈中来补偿系统的非最小相位特性，另外把ＰＩ调节器拆分成Ｐ调节器和Ｉ调节... 详细信息

在大型锅炉汽包水位控制过程中，当蒸汽流量或给水流量突然变化时，会产生严重的虚假水位现象，本文把Ｓｍｉｔｈ预估控制形式应用到给水流量反馈和蒸汽流量前馈中来补偿系统的非最小相位特性，另外把ＰＩ调节器拆分成Ｐ调节器和Ｉ调节器，并使反馈和前馈不进入Ｉ调节器，来消除稳态误差，整个控制系统结构简单，仿真结果表明，它具有良好的控制效果和很强的鲁棒性。

关键词：汽包水位控制非最小相位锅炉给水调节器

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空速/高度精确解耦跟踪控制研究及仿真

计算机仿真 2010年第2期27卷 38-43页

作者：张建宏张平马云飞北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 第二炮兵驻贵阳地区军事代表室贵州贵阳550025

飞行器空速/高度的精确解耦跟踪,控制本质上是非最小相位输出精确解耦跟踪控制问题,由于存在内动态不稳定性,经典逆系统方法无法使用。将稳定逆方法与滑模控制相结合来解决存在的问题。首先针对稳定逆非因果性带来的问题,给出了一种稳... 详细信息

飞行器空速/高度的精确解耦跟踪,控制本质上是非最小相位输出精确解耦跟踪控制问题,由于存在内动态不稳定性,经典逆系统方法无法使用。将稳定逆方法与滑模控制相结合来解决存在的问题。首先针对稳定逆非因果性带来的问题,给出了一种稳定逆因果近似解的求法,经计算证明了近似结果误差的渐近收敛特性;然后利用稳定逆因果近似解将输出跟踪问题转化为不确定系统的鲁棒镇定问题,并对滑模控制和干扰观测器设计了相应的反馈镇定控制器。经过仿真表明综合稳定逆因果近似解和滑模控制的方案既发挥了逆系统方法的动态解耦能力,又利用了滑模控制的鲁棒性实现飞行器空速/高度精确解耦跟踪控制,也可以很好的兼顾控制器的鲁棒性和抗干扰性。

关键词：非最小相位精确解耦控制稳定逆因果近似解滑模控制干扰观测器

基于多变量解耦内模控制的机组协调控制系统设计

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热力发电 2015年第2期44卷 69-73,85页

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

采用多变量解耦内模控制(IMC)方法,对强耦合、大惯性、大迟延的机组协调控制系统进行设计。通过构造期望的闭环传递函数矩阵,使模型求逆产生的预测项和右半平面极点得到补偿,从而使设计的P规范型解耦内模控制器稳定、可行。该控制器设... 详细信息

采用多变量解耦内模控制(IMC)方法,对强耦合、大惯性、大迟延的机组协调控制系统进行设计。通过构造期望的闭环传递函数矩阵,使模型求逆产生的预测项和右半平面极点得到补偿,从而使设计的P规范型解耦内模控制器稳定、可行。该控制器设计方法简单,便于参数调节,解耦效果好。针对660 MW机组简化负荷-压力动态模型进行解耦IMC设计,并通过仿真试验验证控制系统的抗干扰性能及模型失配下的鲁棒性。结果表明,基于多变量解耦IMC的协调控制系统提高了对机组负荷的响应速度,减小了主蒸汽压力的动态偏差,系统控制品质较优。

关键词：协调控制系统多变量 IMC 解耦非最小相位响应速度动态偏差

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基于高阶累积量的地震子波提取

科学技术与工程 2012年第4期20卷 889-890页

作者：刘云鑫东北石油大学大庆163318

在地震勘探中,子波处理是提高地震资料分辨率的一个重要手段,而该技术的关键是地震子波的估计。由于影响地震波的因素太多且复杂,使得子波的提取始终是一个十分困难的问题。传统的提取子波的方法主要利用地震记录的二阶统计信息,然而由... 详细信息

在地震勘探中,子波处理是提高地震资料分辨率的一个重要手段,而该技术的关键是地震子波的估计。由于影响地震波的因素太多且复杂,使得子波的提取始终是一个十分困难的问题。传统的提取子波的方法主要利用地震记录的二阶统计信息,然而由于二阶统计量并不包含相位信息,因而无法解决非最小相位的物理问题。鉴于信号高阶累积量的性质和特点,利用高阶累积量来达到提取地震子波的目的。

关键词：子波提取非最小相位高阶累积量

开关电感型Z源三电平逆变器直流链电压控制研究

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电网与清洁能源 2017年第10期33卷 1-8页

作者：王晓刚张杰广州大学机械与电气工程学院广东广州510006

开关电感型Z源三电平中点钳位式逆变器在高压大功率场合有着广阔的应用前景,它输出的交流电压质量取决于直流链电压,因此有必要对直流链电压采取闭环控制。利用状态空间法和小信号扰动法推导了直通占空比至Z源网络电容电压的传递函数,... 详细信息

开关电感型Z源三电平中点钳位式逆变器在高压大功率场合有着广阔的应用前景,它输出的交流电压质量取决于直流链电压,因此有必要对直流链电压采取闭环控制。利用状态空间法和小信号扰动法推导了直通占空比至Z源网络电容电压的传递函数,其零极点分布表明,该传递函数具有非最小相位特性。设计了以电容电压误差、电容电压误差的积分、电感电流误差为状态变量的滑模控制器,通过控制Z源阻抗网络电容电压间接控制直流链电压,推导出滑模控制率,并设计了满足存在性和稳定性条件的滑模系数。仿真结果表明,设计的滑模控制器使直流链电压具有优良的动静态性能。

关键词： Z源逆变器三电平中点钳位直流链电压非最小相位非线性滑模控制

基于BVP算法的旋转倒立摆自动起摆及稳摆控制

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基于BVP算法的旋转倒立摆自动起摆及稳摆控制

作者：王刚哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

作为一个多变量、非线性、不稳定的典型系统，倒立摆系统是控制理论和应用的研究热点。许多抽象的控制概念如控制系统的稳定性、可控性、系统收敛速度和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统直观的表现出来。而且其控制方法在自动化... 详细信息

作为一个多变量、非线性、不稳定的典型系统，倒立摆系统是控制理论和应用的研究热点。许多抽象的控制概念如控制系统的稳定性、可控性、系统收敛速度和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统直观的表现出来。而且其控制方法在自动化领域中具有重要的价值，因此倒立摆系统的研究具有很重要的理论和现实意义。本论文首先阐述了倒立摆系统的研究背景和现状，应用Lagrange方程求出了旋转倒立摆系统的数学模型，然后在平衡点处进行线性化处理得到线性化模型，并给出了旋转倒立摆系统的状态空间描述以及特性分析，证明旋转倒立摆系统在平衡点处是能控且能观的。本文研究了旋转式倒立摆系统自动起摆的控制问题，提出了基于BVP算法的旋转倒立摆自动起摆控制策略。起摆是系统在有限时间内从自然下垂状态向倒立状态转移的过程，倒立摆起摆规划就是求解非线性方程的两点边值问题（Two-point Boundary ValueProblem BVP）。本论文构造了含参变量具有傅立叶级数形式的起摆力矩函数，将力矩函数代入倒立摆系统，利用MATLAB工具箱中的bvp4c函数求解两点边值条件，获得起摆过程的起摆力矩的时间序列。基于BVP算法的起摆控制的求解，本质上属于开环前馈控制设计。为了抑制参数摄动，进行了平衡点附近稳摆控制设计。稳摆过程的反馈控制设计是针对系统模型不稳定性和非最小相位特性分别进行。本文对起摆、稳摆及其切换过程进行了仿真，结果验证了提出的自动起摆控制方法的有效性。最后还进行了旋转倒立摆系统的实验研究，设计了基于英飞凌公司的XC164CM单片机的旋转倒立摆数字控制系统，详细介绍了硬件电路的设计，用C语言编写了旋转倒立摆系统的控制软件，实现了倒立摆的稳摆和起摆控制。并对实验结果进行了分析，实验结果进一步证明了提出的自动起摆及稳摆控制方法是合理的。

关键词：旋转倒立摆两点边值问题起摆控制稳摆控制非最小相位

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柔性臂末端跟踪的滚动窗口非因果稳定逆控制

柔性臂末端跟踪的滚动窗口非因果稳定逆控制

作者：魏远明浙江大学

学位级别：硕士

柔性机械臂具有质量轻、节省能量、动作响应迅速等优点,在工业领域及航空航天领域的应用越来越广。本文主要考虑柔性臂末端的输出跟踪控制问题,包括末端轨迹跟踪和末端路径跟踪。当将末端轨迹或者末端路径作为输出时,连杆柔性的存在导... 详细信息

柔性机械臂具有质量轻、节省能量、动作响应迅速等优点,在工业领域及航空航天领域的应用越来越广。本文主要考虑柔性臂末端的输出跟踪控制问题,包括末端轨迹跟踪和末端路径跟踪。当将末端轨迹或者末端路径作为输出时,连杆柔性的存在导致了从关节力矩到末端的系统具有非最小相位特性,本质上不同于关节轨迹输出定义下系统的最小相位特性,从而只能使用非因果稳定逆的控制方法。本文在此基础上提出了一种基于滚动窗口的非因果逆末端精确跟踪算法,不同之处在于此方法只需要知道下一个窗口宽度内系统的期望轨迹而不再需要知道将来的全部的期望轨迹。其优点是除了具有标准的非因果稳定逆方法对非最小相位系统的高精度输出跟踪性能以外,还提高了方法的实用性和系统的在线跟踪性能,使得系统能够以边规划边控制的方式在线精确完成对柔性臂末端的期望轨迹和路径的跟踪任务。本文的主要工作分述如下：(1)对平面双连杆柔性机械臂的模型进行了详细推导。建模时仅考虑连杆柔性的存在,将每个连杆分开处理并视为Euler-Bernoulli梁。使用假设模态法对柔性连杆的柔性偏移进行近似,并结合力学原理中的Lagrange能量分析法得到了平面两自由度双连杆柔性机械臂的一个相对精确的理论模型。这为后续的系统特性分析和合理的控制器设计提供了依据。(2)分析了柔性机械臂控制系统中四种常见的控制任务,及对应于具体控制任务的常用的控制方法,完成了对柔性机械臂系统定义了不同输出后的系统特性分析。首先得到了柔性臂系统是仿射非线性系统的结论,并在此基础上,比较了三种不同的输出定义下,即关节轨迹输出、末端轨迹输出和末端路径输出定义下的系统逆求取方法的不同及系统的相对阶、零动态与非最小相位特性、外动态与内动态等特性。并对末端路径跟踪这一控制任务进行了独立的阐述。这些特性分析为控制算法的选择及控制器的设计提供了理论依据。(3)针对柔性机械臂末端的跟踪问题,本文首先对得到的柔性臂模型进行线性化处理,然后介绍了将滚动窗口的非因果逆精确跟踪算法应用到柔性臂末端跟踪控制的具体过程,并对该算法的收敛性进行了分析。通过仿真实验验证了该方法在实现末端轨迹和末端路径的精确跟踪控制任务时的有效性。

关键词：柔性机械臂非最小相位仿射非线性滚动窗口非因果逆末端跟踪

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飞机航迹倾角高精度跟踪控制算法研究

飞机航迹倾角高精度跟踪控制算法研究

作者：吴飞电子科技大学

学位级别：硕士

无人机具有成本低、灵活性、任务范围广和无人员伤亡等诸多优点,在军事和民用领域得到了广泛的应用。无人机的快速发展使得无人机飞行自动控制技术研究变得更加重要。作为实现飞行高度机动的一种控制手段,航迹倾角控制具有对气流扰动... 详细信息

无人机具有成本低、灵活性、任务范围广和无人员伤亡等诸多优点,在军事和民用领域得到了广泛的应用。无人机的快速发展使得无人机飞行自动控制技术研究变得更加重要。作为实现飞行高度机动的一种控制手段,航迹倾角控制具有对气流扰动影响不敏感等优点,是无人机控制律设计需要考虑的最重要模态之一。传统的仅仅依靠反馈的PID控制方案忽略了飞机非最小相位特性的影响,会导致内部动态的振荡和较大的控制误差,也可能导致升降舵面的饱和,进而危及飞行安全。本论文重点研究航迹倾角高精度跟踪控制问题。首先,建立了飞机空中全量运动方程模型,并对该模型进行了配平和线性化处理。在此基础上分析了飞机的非最小相位特性,并指出航迹倾角控制的设计难点。其次,设计了传统PID控制器,并进行了仿真检验。根据仿真结果,进一步分析了这种P1D控制器不能解决非最小相位问题的原因及其具体现象,并提出了基于理想内模的控制方法。然后,设计了基于理想内模和扰动估计器的滑模控制器,解决了内部模态具有扰动的非最小相位控制问题,并进行了仿真验证。根据仿真结果,分析了理想内模、扰动估计器和滑模控制器的效果。之后,基于对传统PID控制、基于扰动估计器和理想内模的滑模控制这两种方案的综合分析与评估,设计了基于理想内模的PID控制器。通过仿真和与常规PID控制器的对比分析,检验了该控制器的性能。最后,搭建了非线性控制模型在环的仿真验证环境,利用该环境对传统PID控制器、基于理想内模的滑模控制器和基于理想内模的PID控制器进行仿真和验证,进一步分析与比较了这三种方案的性能和控制代价。本论文基于理想内模方法设计的滑模控制器和PID控制器能够解决航迹倾角控制的非最小相位问题,并且通过线性和非线性仿真验证了控制器的有效性和正确性。

关键词：航迹倾角控制非最小相位理想内模扰动估计器滑模控制

基于高阶统计量的非高斯ARMA模型辨识方法的研究

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基于高阶统计量的非高斯ARMA模型辨识方法的研究

作者：李翠萍国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着现代控制理论和技术的不断发展，系统辨识向更深层次、更广泛的领域拓展，复杂系统、复杂噪声环境和宽约束条件的系统建模和辨识问题也受到广泛的关注。其中，非高斯、非线性、非平稳和时变系统等复杂的系统辨识问题正在成为人们研... 详细信息

随着现代控制理论和技术的不断发展，系统辨识向更深层次、更广泛的领域拓展，复杂系统、复杂噪声环境和宽约束条件的系统建模和辨识问题也受到广泛的关注。其中，非高斯、非线性、非平稳和时变系统等复杂的系统辨识问题正在成为人们研究的热门课题。当基于2阶统计量(如功率谱、相关函数)的经典辨识方法无法满足有色噪声、非高斯、非线性以及非最小相位系统的要求时，基于高阶统计量方法越来越受到人们的重视，已经成为系统辨识和信号处理等领域的研究热点之一。和2阶统计量相比，高阶统计量不仅能够有效抑制高斯有色噪声的影响，而且能够揭示随机过程的相位特性，因此，高阶统计量是解决非高斯、非最小相位、非因果系统和有色高斯噪声环境的系统辨识和处理问题的重要分析工具。本文概述了基于高阶通计量方法应用于系统辨识和信号处理中的基本理论和方法，综述了近几年来基于高阶累积量辨识非高斯ARMA模型的研究方法;重点分析和讨论了最新报道的一种无需滞后处理辨识非最小相位FIR系统的线性算法，针对该类算法中常常遇到的由于估计中间参数而造成的误差传播问题进行了算法上地改进，提出了一种不需要估计中间参数而直接估计参数的新算法，通过适当的数学手段，采用奇异值分解方法和总体最小二乘法方法，对噪声加以平滑处理，有效地提高了参数估计性能，增强了辨识过程中的数值鲁棒性。在ARMA高斯噪声环境下，辨识非最小相位FIR系统的数值仿真实验证明了本文所给算法的精确度和有效性。

关键词：高阶统计量高阶累积量系统辨识非高斯非最小相位高斯有色噪声奇异值分解总体最小二乘法