增益调度

摘要： 为提高二自由度直升机系统的控制精度,改善飞行姿态角的稳定性,文中考虑到控制系统的非线性以及常规PID控制方法参数整定的复杂性,提出一种同时运用增益调度及遗传算法的混合控制方法。该方法通过分析二自由度直升机运动学模型,基于信号输入实验原理进行参数辨识,以获取到姿态角近似数学模型,进而设计出一种基于混合遗传算法优化的PID控制器。该控制器借助增益调度策略,以实时误差大小为调度变量,选择多个系统稳定工作点,利用遗传算法对不同操作点的PID控制器参数进行优化。在LabVIEW平台上分别对常规PID控制器、基于遗传算法优化的PID控制器以及基于混合遗传算法优化的PID控制器进行对比验证。实验结果表明,基于混合遗传算法优化的PID控制器能够改善俯仰角和偏航角的耦合作用,降低超调量,缩短调节时间。这说明混合遗传算法优化PID控制器是有效的。

摘要： 针对涡扇发动机过渡态多变量控制设计难的问题,提出了一种基于抽功法在过渡态加减速线上的准稳态工作点处提取线性模型的方法,并在此基础上提出了一种过渡态主控回路闭环控制律的优化设计方法。通过功率输入和功率提取解决过渡态动态特征提取难题,基于增益调度可作为非线性动态控制策略的基本原理,将稳态多变量控制规律的线性矩阵不等式(LMI)设计方法推广到涡扇发动机过渡态主控回路闭环控制的设计中,并通过最小化矩阵迹优化闭环极点配置。针对2种不同过渡态主控回路闭环控制策略,分别设计了最小化矩阵迹寻优的过渡态主控回路的多变量闭环控制律,并进行从慢车到中间状态的基于涡扇发动机非线性动态模型的双通道过渡态性能仿真验证,结果表明:方案1过渡态控制双通道N_(1)、N_(2)的调节时间不大于5.0 s,超调量不大于0.8%;方案2过渡态控制双通道π_(T)、N_(2)的调节时间不大于5.6 s,超调量不大于0.8%。

摘要： 固体氧化物燃料电池(SOFC)因其发电效率高、环境污染小等优势得到了广泛应用。工作温度是影响SOFC寿命和性能的主要因素,为保证SOFC长期安全运行,需要将其工作温度控制在一定范围内。但SOFC具有耦合强、非线性特性显著等特点,尤其在大工况范围运行过程中温度变化显著。针对固体氧化物燃料电池-燃气轮机(SOFC-GT)混合动力系统中的SOFC温度控制系统,设计了一种基于增益调度模型预测控制的温度控制策略,以实现系统在大工况范围内变化时的SOFC工作温度调控,保证SOFC-GT混合动力系统在大工况范围内安全运行。

摘要： 基于涡扇发动机部件级模型,研究了具有非线性和时变特性的涡扇发动机非线性变参数系统建模问题.通过系统辨识的方法,以高压转子转速为调度变量,得到典型工作点的多项式非线性系统.在此基础上,借鉴增益调度思想,将高度和马赫数拟合成系统的时变参数,利用回归算法,建立大包线慢车以上非线性变参数(Nonlinear parameter?varying,NPV)模型.仿真表明,采用该方法建立的非线性系统与部件模型在单个转速状态时误差小于0.05％,非线性变参数模型与部件模型在大包线范围内的误差小于1％,验证了本文方法的可行性和有效性.

摘要： 针对无人机倾转四旋翼无人机的动力学模型进行分析,以倾转角度为调度参量设计了增益调度控制器,并通过MATLAB软件在平衡点处进行极点配置,计算获得各个平衡点的控制参数。引入速度自适应项,以解决线性化模型时存在的误差;采用误差四元数方法作为控制器的输入量,避免了垂直起降过程中欧拉角奇异问题;通过实验表明该方法具有较好的控制效果。

摘要： 柴油机运行过程中,因工况切换及高压油泵和喷油器的工作特性易导致轨压控制滞后和异常波动,影响喷油控制精度,降低发动机的工作性能.设计了一种高压共轨柴油发动机轨压控制算法,该控制算法以共轨管燃油流量守恒为基础,采用基于增益调度的PID控制算法对发动机全工况下轨压统一处理控制.利用Matlab/Simu-link对轨压控制算法建模仿真并生成代码,集成下载到自主研制的高压共轨发动机控制器中,完成了发动机台架试验.台架试验结果表明:在起动和稳态工况下,轨压波动差值控制在 ±2.0 MPa以内;在动态工况下,轨压波动差值控制在 ±3.0 MPa以内.该轨压控制算法具有良好的跟随性和响应速度,提高了轨压控制精度,能够满足高压共轨发动机轨压控制要求.

摘要： 针对尾坐式飞行器的动力学模型进行分析,考虑螺旋桨尾流对飞行器的控制作用,建立其数学模型,并针对尾坐式飞行器的纵向转换过渡过程设计了一种基于航迹倾斜角变化的增益调度控制器,分别使用LQR和H∞两种反馈控制方法经历其增益调度控制器.分别以斜坡和多级阶跃信号为指令,通过以航迹角跟踪的方式进行纵向模型的过渡仿真验证控制器的性能,仿真结果表明,两种控制器均能保证飞行器的稳定过渡转换飞行,且在稳定性方面增益调度LQR控制器具有更好的性能,在快速性和准确性上增益调度H∞控制器具有更大优势.

摘要： 混合翼垂直起降无人机解决了普通固定翼无人机无法垂直起降以及旋翼无人机航时航程小的问题.针对旋翼与固定翼结合的混合翼可垂直起降无人机系统,将过渡过程中旋翼部分和固定翼部分进行一体化结合,推导了混合翼无人机过渡过程非线性动力学方程组.通过对得到的无人机纵向气动模型进行稳定性分析,设计了基于采用LQR(Linear Quadratic Regulator)的增益调度跟踪控制器.结果表明设计的控制器能使无人机状态进行良好的跟踪.

摘要： 提出利用液压比例阀进出口两端压差进行参数混合自适应前馈控制的闸机液压旋转机构控制方法.首先介绍系统结构,建立关键液压元器件的数学模型;然后根据前馈控制模型中压差不确定性,给出在无压力传感的情况下,对伺服阀压差进行实时估计的方法和增益调度方式实现压差自适应的方法.随后,提出一种将实时估计与调度增益的自适应参数加权求和的混合方法,获得伺服阀压差作为前馈控制的模型参考.最后进行仿真研究,研究结果表明:在闸机液压旋转门的前馈控制中,混合自适应方法在存在测量误差等噪声干扰的实际工作环境中,可以比自校正和增益调度方式获得更高的位置跟随和速度跟随精度.

摘要： 针对具有强非线性特性的航空发动机控制问题,提出将基于保护映射理论的控制方法用于航空发动机控制系统设计中.首先,基于某型涡扇发动机非线性模型建立线性变参数 LPV(linear parameter varying)模型.然后,采用基于保护映射理论的控制方法设计调度参数变化范围内的增益调度控制器,在设计过程中,只需通过任意给定的初始控制器参数就可以自动得到满足性能要求的控制器参数集合,避免了在多个平衡点进行控制器设计.最后,以非线性模型为被控对象,在飞行包线内的不同工作点进行仿真验证,结果表明,基于保护映射理论的控制方法在解决航空发动机控制系统的非线性问题时具有显著的效果.%A control method based on the guardian maps theory is proposed to solve the highly nonlin-ear aeroengine control problem.Firstly,linear parameter varying (LPV)model was established according to the nonlinear model of a turbofan engine.Then,based on the guardian maps theory control method,the gain scheduling controller was designed for the LPV model in the range of the scheduling parameter.In the process of design,a set of controller parameters which met the performance requirements was automatical-ly generated by a given arbitrary initial controller parameter,so designing the controller at lots of balanced points was avoided.Finally,the controller was applied to the nonlinear model.Simulations were per-formed at different points in the flight envelope.The simulation results show that the control method based on guardian maps theory has a significant effect on solving the nonlinear problems of aeroengine con-trol system.

摘要： 由于高效、节能、环保等优点,LED得到了广泛的应用,然而由于LED本身具有高热敏感性和非线性,给提高LED恒流控制系统的抗干扰能力带来了一定的困难.本文设计了一种基于增益调度的LED恒流控制方案,该方案的控制器根据实时检测到的系统变参,动态的调整状态反馈增益.该控制算法具有动态响应好,鲁棒性强等优点,通过Matlab仿真分析,仿真结果说明了该算法的有效性.

摘要： 介绍了增益调度的原理及其应用,并针对液压马达速度伺服系统的特点,提出了插值增益调度的实现形式,试验研究表明,与单纯PID控制器相比,插值增益调度使系统性能得到了大幅度提升.

摘要： 利用基于零维模型的建模方法在GT-POWER环境下建立了以神经网络动态燃烧模型为核心的二级增压柴油机整机模型,通过二级增压柴油机动态性能仿真,研究其采用动态调节过程中二级增压系统的控制方法.选用增压压力闭环控制策略进行二级增压系统涡轮旁通阀阀门开度控制,在传统增益调度的PI控制算法基础上对增益进行了修正.结果表明:相比传统的稳态增益调度方法,在柴油机采用负载转矩为1200N·m,目标转速从1200r/min至2100r/min的加速工况下,采用动态修正后的增益调度PI算法可以使增压压力超调下降8％;相比于开环控制算法,在1600r/min定速加载工况,采用动态修正后的增益调度PI算法可以使转速恢复时间减少1.7s,且转速波动减少29r/min.

摘要： 针对微型涡喷发动机在高空全飞行包线内温度安全性的问题,本文提出了一种带涡轮后温度限制保护控制器的设计方法,并且在转速控制回路中采用增益调度的增量式PI控制方法以提高转速控制的性能.所述算法在Matlab/Simulink环境下及硬件在回路环境下进行了全飞行包线的仿真验证,结果表明控制系统具有伺服跟踪和抗干扰性能.

摘要： 随着风力发电机组装机容量的持续增加,风力发电机组出力特性及其优化运行成为行业关注的热点.文章从3个方面讨论了风的湍流特性对风电机组运行性能的影响.首先,讨论了风湍流Kaimal和Mann模型为输入,2MW风电机组齿轮箱和发电机的动态响应特性;然后,分析了2MW双馈风电机组发电系统现场的试验结果;同时,给出了1.5MW双馈式风电机组的现场数据为例所得到的风速-功率-湍流强度特性曲线.根据仿真和现场试验数据表明,风湍流的波动性和随机性是造成风力发电系统(齿轮箱和发电机)疲劳损伤、发电效率不高的主要原因.针对风湍流的风电机组的动态响应应特性,提出改进风电机组控制设计技术,采用抑制风湍流的LPV增益调度控制算法,提高了1.5MW风电机组发电运行出力特性.通过对实验数据的分析与讨论,证明了兆瓦双馈式风电机组的发电量的提高,可采用改进控制器设计参数来达到优化运行的目的.

摘要： 对一类具有仿射参数依赖关系的离散线性参数变化(LPV)系统的鲁棒故障估计问题进行研究.基于增益调度思想,提出一种鲁棒故障估计器的设计方法,所设计的故障估计器与对象具有相同的参数依赖性.首先以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出并证明故障估计器存在的充分必要条件,然后给出故障估计器的构造方法,最后通过一个数值例子展示设计过程.仿真结果表明,所设计的故障估计器可以快速、准确地重构系统中的故障信号.

摘要： 针对目前基于现代控制理论的航空发动机多变量控制虽已开展了大量研究工作并形成了较为完善的理论体系却至今仍没有实际应用的问题，指出了其中仍存在的四个方面挑战，即积分饱和、无波纹切换、增益调度和增益修正，深入分析其内在成因，并给出目前的研究进展情况。

摘要： 上升段是整个可重复使用运载器任务飞行的初始阶段，整个上升段飞行过程，飞行器重心，大气环境和运动状态变化较快，为提高非线性跟踪能力和增强控制系统的鲁棒性，采用了轨迹线性化控制技术和控制参数增益调度的方法。轨迹线性化控制技术将控制系统分成前馈和反馈两部分设计，通过逆模型来设计前馈控制器，而气动面的反馈控制律和反作用控制系统的控制律设计则完善了反馈控制器的设计。非线性仿真结果表明，设计的控制系统能很好的满足上升段姿态控制的要求。

摘要： 本文针对一类具有多个平衡点的非线性系统,结合控制不变集与和增益调度算法,提出了一种基于扩张终端约束集的双模预测控制设计方法.该方法在非线性系统的有限个平衡点上设计局部LQR控制律,并计算它们的最大控制不变集,在平衡点的选取过程中确保它们的控制不变集是相互重叠的.本文将控制不变集的并集作为双模预测控制的终端约束集,研究了变时域和固定时域模式下双模预测控制的可行性与稳定性.由于使用了扩张终端约束集,使得较小的预测时域即可保证优化的可行性,从而降低了优化问题的规模,减少了在线计算量.仿真实例表明了本文算法的有效性.

摘要： 本文根据民用飞机巡航段四维制导的特点，设计了飞机的自动飞行模态，并利用模态切换的方法实现飞机巡航段四维制导。仿真结果表明，本文提出的制导方法达到了四维制导的要求，可以实现临时产生的飞行计划，当预测到指定时间无法到达时，可以通过改变加速满足时间要求，且算法可以抑制风的干扰。与目前国内外的其他制导算法相比，本文算法实现简单，适合工程应用。

摘要： 本发明公开了一种自适应增益集群调度控制方法，涉及集群调度控制技术领域，包括以下步骤：预先标定作业的预计执行时间，并建立与之相对应的作业执行列表，进行获取所有任务的最早完成时间，根据最早完成时间对所有任务排序，并按照从早到晚的顺序依次加入任务缓存队列，进行对群中资源节点进行信息素更新，基于标定任务进行集群资源节点，对路径的局部信息素进行更新。本发明在集群系统环境下对系统侵入性小，具有并行性和有效的全局搜索平衡能力、计算简单、鲁棒性好优点，此外在保证集群系统安全性和可靠性的前提下，通过调度节点选择执行节点执行任务，避免任务一直在固定的集群节点上执行，均衡集群系统负载，降低了任务调度难度。

摘要： 本发明提出一种航空发动机容错增益调度二自由度H∞控制器。二自由度H∞控制器组容错控制模块产生控制输入向量u并输出给发动机本体，气路部件故障诊断模块诊断发动机的气路部件故障；二自由度H∞控制器组容错控制模块根据输入的健康参数h以及调度参数α，利用内部设计的若干二自由度H∞控制器计算得到适应的二自由度H∞控制器，该二自由度H∞控制器根据参考输入r和测量参数y的差值e产生控制输入向量u。本发明不仅可以同时保证系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能，并且能够在发动机机气路部件故障的情况下依旧对真实发动机进行良好控制，保证发动机安全工作，充分发挥发动机的性能，提高飞机的安全性和性能。

摘要： 本发明提出一种航空发动机容错增益调度二自由度μ控制器。二自由度μ控制器组容错控制模块产生控制输入向量u并输出给发动机本体，气路部件故障诊断模块诊断发动机的气路部件故障；二自由度μ控制器组容错控制模块根据输入的健康参数h以及调度参数α，利用内部设计的若干二自由度μ控制器计算得到适应的二自由度μ控制器，该二自由度μ控制器根据参考输入r和测量参数y的差值e产生控制输入向量u。本发明不仅具有较强的鲁棒性而且保守性低，而且能够在发动机机气路部件故障的情况下依旧对真实发动机进行良好控制，保证发动机安全工作，充分发挥发动机的性能，提高飞机的安全性和性能。

摘要： 本发明提出一种变循环发动机鲁棒增益调度控制器，包括鲁棒控制器组调度计算模块；鲁棒控制器组调度计算模块产生控制输入向量u并输出给发动机本体，传感器得到发动机测量参数y；由传感器输出调度参数α和模式选择活门打开程度msv至鲁棒控制器组调度计算模块；鲁棒控制器组调度计算模块内设计有若干鲁棒控制器，鲁棒控制器组调度计算模块根据输入的调度参数α和模式选择活门打开程度msv，利用内部设计的若干鲁棒控制器计算得到适应的鲁棒控制器，该鲁棒控制器根据参考输入r和测量参数y的差值e产生控制输入向量u。本发明能够在全飞行包线内对变循环发动机在不同的工作模式下进行良好控制，具有较强的鲁棒性，保证控制系统的稳定性并充分发挥变循环发动机的性能。

摘要： 本发明提出一种变循环发动机增益调度二自由度μ控制器，包括二自由度μ控制器组调度计算模块；二自由度μ控制器组调度计算模块产生控制输入向量u并输出给发动机本体；二自由度μ控制器组调度计算模块内设计有若干二自由度μ控制器，二自由度μ控制器组调度计算模块根据输入的调度参数α和模式选择活门打开程度msv，利用内部设计的若干二自由度μ控制器计算得到适应的二自由度μ控制器，该二自由度μ控制器产生控制输入向量u。本发明能够在全飞行包线内对变循环发动机在不同的工作模式下进行良好控制，可以同时保证系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能并且保守性低，保证控制系统的稳定性并充分发挥变循环发动机的性能。

摘要： 本发明涉及一种具有增益调度切换增益的永磁同步电机滑模控制系统；所述控制系统采用增益调度和自适应相结合的方法对永磁同步电机定子电流滑模控制器的切换增益进行实时整定；该方法根据自适应律在线调整切换增益系数的边界范围，同时以关于直轴、交轴电流的积分滑模面函数作为调度变量，在允许边界范围内对切换增益系数进行增益调度；所设计方法在保证所述控制系统鲁棒性的前提下，削弱了系统抖振，改善了控制性能。

摘要： 本公开提供一种风电机组全风况增益调度偏航反馈控制方法及系统。所述方法包括：根据预先设定的采样间隔，获取风电机组预设时间段内的机舱风向、风速测量数据；建立风速、风向数据的概率密度分布曲线，设定风向扇区划分间隔、风速范围划分区间，获得若干风况域；针对单一风况域，基于风向、风速测量数据，采用核密度估计方法，分别统计所述风电机组的偏航误差均值、偏航误差置信区间范围、延迟时间；在单一风况域内，进行分数阶比例‑积分‑微分控制器设计和参数整定，选择适宜的偏航误差阈值和/或延迟时间参数进行风电机组偏航控制。能够在风速较高、风向变化较快时能使机组及时对风，提高风能利用效率，提高风电机组的理论年发电量。

摘要： 一种基于有限时域鲁棒增益调度的横向运动控制方法，通过建立带有8个多胞体顶点的LPV模型，相比传统的4顶点和16顶点方法，能够在保证模型精度的同时大幅减小模型计算量，为控制器的计算效率提供了保障。该方法可根据每个滚动有限时域内合理的纵向车速和预瞄距离范围，实时更新得到8个新的多胞体顶点，然后利用线性矩阵不等式的方法求解基于8个新的多胞体顶点的最大最小化优化问题。为进一步减小在线计算量，可以离线求解线性矩阵不等式，获取有限时域内控制增益的数据集，再通过在线综合方法确定最终的实时鲁棒最优控制率。

摘要： 本发明公开了一种基于模糊增益调度的变循环发动机全包线鲁棒控制方法，包括以下步骤：步骤1)设计全包线下变循环发动机动、稳态性能特征参数；步骤2)利用智能聚类算法优化模糊调度模型的规则数与标称控制器设计点；步骤3)利用SQP算法优化标称工作点鲁棒控制器增益；步骤4)基于模糊调度规则与标称点鲁棒控制器设计全包线模糊增益调度鲁棒控制器。本发明考虑变循环发动机控制系统中全包线控制器设计问题，通过设计变循环发动机动、稳态性能特征参数，利用智能聚类算法优化模糊调度模型的规则数与标称控制器设计点，利用SQP算法优化标称工作点鲁棒控制器增益，从而获得全包线模糊增益调度鲁棒控制器，实现变循环发动机的全包线控制。

摘要： 本实用新型公开了一种纳米材料生产过程增益调度控制装置及系统，增益调度控制装置，包括测量模块、系统模型模块、增益调度控制模块；其中：所述测量模块用于测量过程系统的状态信息，并通过通信单元将测量得到的数据传输至所述系统模型模块；所述系统模型模块通过通信单元传输数据到增益调度控制器；所述增益调度控制器通过通信单元输出控制信号。本实用新型的一些实例，可以实时检测纳米材料制备过程中的关键指标，并反馈给控制器，修正控制器参数，控制器和模型参数相关，使得当时变模型参数可测时，实时调整控制器参数，从而相对比固定状态反馈控制律的鲁棒控制获得更好的控制性能，可以显著提高纳米材料生产效率和产品品质。