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u-model Enhanced Dynamic Control of a Heavy Oil Pyrolysis/Cracking Furnace

IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2018年第2期5卷 577-586页

作者： Quanmin Zhu Dongya Zhao Shuzhan Zhang Pritesh Narayan Department of Engineering Design and Mathematics University of the West of England Frenchy Campus Coldharbour Lane Bristol BS16 1QY UK Department of Chemical Industrial Equipment and Control Engineering College of Chemical Engineering China University of Petroleum Qingdao 266580 China IEEE

This paper proposes a case study in the control of a heavy oil pyrolysis/cracking furnace with a newly extended u-model based pole placement controller(u-PPC). The major work of the paper includes: 1) establishing a control oriented nonlinear dynamic model with Naphtha cracking and thermal dynamics; 2) analysing a u-model(i.e., control oriented prototype) representation of various popular process model sets; 3)designing the new u-PPC to enhance the control performance in pole placement and stabilisation; 4) taking computational bench tests to demonstrate the control system design and performance with a user-friendly step by step procedure.

关键词： Index Terms-Computational experiments heavy oil crackingfurnace Kumar molecular dynamics model for Naphtha crack-ing pole placement controller stabilising controller u-model u-model enhanced controller design.

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A General u-model Based Super Twisting Design Procedure for Nonlinear Polynomial Systems 36

A General U-Model Based Super Twisting Design Procedure for ...

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第36届中国控制会议

作者： Jianhua Zhang Quanmin Zhu Yang Li Xueli Wu Ran Zhen Hebei university of Science and Technology Hebei Provincial Research Center for Technologies in Process Engineering Automation Department of Engineering Design and Mathematics University of the West of England

ISBN: (纸本)9781538629185

In this study,a general u-model based design procedure is expanded to super twisting control of nonlinear polynomial systems,which is named as u-super twisting control in short.A discrete time super twisting reference model is proposed with proper convergence precision and convergence time for nonlinear dynamic plants including non-affine *** bench test examples（non-affine plants which could be very challenging to design such control systems using the other approaches） are selected to demonstrate the feasibility and effectiveness with computational experiments,which the case studies could be guidance for readers/users with their ad hoc applications.

关键词： u-model u-model enhanced control super twisting control u-super twisting control nonlinear systems non-affine systems

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The Fuzzy PID Controller Design Base On Nonlinear u-model

The Fuzzy PID Controller Design Base On Nonlinear U-model

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第30届中国控制与决策会议

作者： Fengxia Xu Zhilong Wang Xiaohui Song Shanshan Wang Computer and Control Engineering Collage Qiqihar University

Nonlinear modeling is studied in this paper, the Nonlinear model is set by time varying polynomial and the ShengJin formula is introduced to solve the roots of Newton-Raphson, then change the Nonlinear model to the u-model. Base on the typical the PID controller, the currency u-model Fuzzy PID system is designed with the Fuzzy algorithm and the structure of u-model. The new controller keeps the generality of PID controller and enhances the accuracy of nonlinear system,it is theory support that the nonlinear system control can be solved.

关键词： u-model Shengjin Formula iterative algorithm Fuzzy control

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A General u-model Based Adaptive Control Design Procedure for Nonlinear Non-affine Systems

A General U-Model Based Adaptive Control Design Procedure fo...

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第37届中国控制会议

作者： Jianhua Zhang Quanmin Zhu Yang Li Xueli Wu Feng Gao Hebei university of Science and Technology Hebei Provincial Research Center for Technologies in Process Engineering Automation Department of Engineering Design and Mathematics University of the West of England

In this study, a general u-model based design procedure is expanded to adaptive super twisting control of nonlinear polynomial systems, which is named as u-super adaptive twisting control in short. By using the estimator, an adaptive regulator for a class of simple discrete time systems with bounded disturbance is presented, discrete time super twisting reference model is proposed with proper convergence precision and convergence time for nonlinear dynamic plants including non-affine systems. Two bench test examples（non-affine plants which could be very challenging to design such control systems using the other approaches） are selected to demonstrate the feasibility and effectiveness with computational experiments, which the case studies could be guidance for readers/users with their ad hoc applications.

关键词： u-model u-model enhanced control super twisting control u-robust adaptive control non-affine systems

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融合u-model的四旋翼无人机自抗扰控制研究

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小型微型计算机系统 2023年第10期44卷 2174-2180页

作者：龚格格李壮举北京建筑大学电气与信息工程学院北京100044

在四旋翼无人机轨迹跟踪控制中,由于四旋翼控制系统属于非线性、欠驱动的多输入多输出系统,采用合适的控制算法是保证控制器性能的关键.四旋翼无人机的运动状态由机侧的旋转电机控制,在实际飞行过程中,高速旋转的电机会使模型发生改变,... 详细信息

在四旋翼无人机轨迹跟踪控制中,由于四旋翼控制系统属于非线性、欠驱动的多输入多输出系统,采用合适的控制算法是保证控制器性能的关键.四旋翼无人机的运动状态由机侧的旋转电机控制,在实际飞行过程中,高速旋转的电机会使模型发生改变,导致输入输出之间存在滞后,降低了响应的速度和精度.为了使滞后最小化,提出了一种融合u-model的自抗扰控制算法(uADRC),可以独立于滞后模型且能够有效地消除输入和输出之间的相位延迟.基于自抗扰控制器(ADRC)原理,保留扩张状态观测器(ESO),将被控对象动态转化为纯积分器,再结合u-model结构,增加微分器,将复杂被控对象简化为“1”.这种改进的自抗扰控制算法(uADRC)融合了ADRC和u-model的优点,通过闭环系统稳定性分析和仿真实验验证,证明uADRC控制器确实能够有效降低输入输出之间的滞后,提升四旋翼姿态控制响应的速度和精度.

关键词：四旋翼无人机相位延迟 u-model 自抗扰控制

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四旋翼无人机轨迹跟踪的自抗扰控制研究

四旋翼无人机轨迹跟踪的自抗扰控制研究

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作者：龚格格北京建筑大学

学位级别：硕士

四旋翼无人机作为旋翼无人机中结构最简单的一种,机身小巧、飞行灵活,同时便于携带操作、成本较低的优点,广泛运用在军事和民用领域。因此,研究其飞行控制策略具有重要的科研价值和工程实用价值。四旋翼无人机的飞行控制主要通过轨迹控... 详细信息

四旋翼无人机作为旋翼无人机中结构最简单的一种,机身小巧、飞行灵活,同时便于携带操作、成本较低的优点,广泛运用在军事和民用领域。因此,研究其飞行控制策略具有重要的科研价值和工程实用价值。四旋翼无人机的飞行控制主要通过轨迹控制来完成,由于机体的自身特性和特殊的运用场景,对四旋翼飞控系统提出更高的性能要求。四旋翼轨迹控制过程中主要包括以下三个难点:第一,由于机体本身数学模型的非线性,致使被控模型复杂,控制起来较为困难。第二,四旋翼具有四个输入、六个输出,主要依靠四旋翼的四个旋翼的转速来调节六个自由度变量（位置和姿态）,并且多变量之间相互耦合。因此,无人机具备欠驱动、强耦合的特性。第三,飞行控制的实际过程中,会受到内外部干扰,主要包括:不可预估的控制误差以及无法避免的阵风干扰。因此,为了加快控制器响应的速度,提高控制器的稳定性,课题对四旋翼无人机数学模型进行研究,设计相应的控制器策略,解决其飞行控制的问题,具体工作如下:（1）四旋翼轨迹控制主要包括位置控制和姿态控制,在工程应用中普遍采用经典PID控制,针对PID控制器参数优化过程耗时费力、难以取得最优参数组的问题,提出基于改进的麻雀搜索算法（ISSA）的PID控制器,提高四旋翼飞行控制器的响应速度。（2）实际飞行时,四旋翼无人机可能遇到阵风干扰,加上强耦合特性和内外部不确定性扰动,其飞行控制系统稳定性有待提高。将四旋翼无人机分为双闭环结构,位置环采用PID控制,姿态环采用抗干扰能力强、解耦功能优异的自抗扰控制器（ADRC）,进行飞行轨迹跟踪控制,并且在小扰动下验证其抗扰能力。（3）在四旋翼飞行轨迹跟踪控制中,由于输入输出之间相位滞后的问题,影响了控制器响应的速度和精度,控制系统鲁棒性需要增强。在四旋翼双闭环结构中,位置环保留PID控制,姿态环提出采用融合u模型和ADRC控制的uADRC控制,通过李雅普诺夫函数对控制器进行稳定性证明,并利用拉普拉斯变换给出相位分析,在仿真平台验证uADRC控制器的有效性。课题通过研究四旋翼数学模型,制定出四旋翼飞行器轨迹跟踪控制策略,利用Matlab2019/Simulink仿真平台对三种控制器的控制性能进行评估与对比。通过仿真实验分析与总结,可以得出结论:基于u模型的自抗扰控制器可以减小输入输出之间的相位滞后,具有很好的抗干扰能力,相比经典PID控制器和PID-ADRC控制器,能够加快系统响应速度,提高控制精度,增强系统鲁棒性。

关键词：四旋翼无人机麻雀搜索算法 ADRC u-model

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