非最小相位

摘要： 储能改进型Y源逆变器(energy storage improved Y-source inverter,ES-IYSI)具有右半平面零点和非线性特性,采用传统线性控制器会导致鲁棒性差、调节速度慢和控制器设计复杂等问题。提出在直流侧和交流侧分别使用滑模控制(sliding mode controller,SMC)以保证系统的鲁棒性,在单级变换系统中实现了对光伏输出、储能电池组和交流输出的三端功率控制。首先详细推导了ES-IYSI的大信号平均模型以及小信号扰动模型,得出了系统的传递函数。然后,以电感电流误差和电容电压误差作为状态变量设计直流侧SMC,同时以输出电流误差为状态变量设计交流侧SMC。与PI控制相比,所提出的双滑模控制具有鲁棒性强、响应速度快、并网电能质量高的优点。通过MATLAB/Simulink软件进行了仿真,仿真结果验证了双滑模控制算法的有效性。

摘要： 本文考虑非最小相位高超声速飞行器纵向动力学模型,提出了一种基于输出重定义的自适应参数估计控制方法.通过输出重定义将不稳定的内动态转换为渐近稳定的内动态,对重定义后的内动态进行坐标变换,推导出俯仰角指令作为输入输出子系统的参考指令.针对重定义后的姿态子系统和速度子系统,将未知气动函数转换为已知状态向量和未知气动参数向量相乘的线性参数化形式,设计自适应更新律对未知气动参数向量进行估计,进一步基于估计信息设计速度子系统动态逆控制和输入输出子系统反步法控制.基于Lyapunov稳定性定理对系统稳定性进行分析,仿真测试证明了所提方法的有效性.

摘要： 动态矩阵控制适用于具有大惯性和大迟延特性的被控对象,可以获得比PID控制更好的控制品质.在分析了电厂主汽温控制对象的动态矩阵控制仿真曲线的基础上,提出了误差权矩阵按常规方法取值与按单位对角阵取值具有等价性,并通过动态矩阵控制理论分析证明了论点.对于非最小相位对象,选取优化区间不包含反向段和时滞段,仍可以将误差权矩阵设置为单位对角阵.通过MATLAB仿真验证了新方法的可行性.方法可在不影响控制性能的前提下,减少滚动优化计算量,对于动态矩阵控制的工程实现和应用具有重要意义.

摘要： 针对面对称高速飞行器滚转-偏航通道间存在的运动耦合、典型气动耦合和控制耦合,建立了耦合动力学模型,推导了耦合模态的数学描述;提出了基于滚转偏航/稳定比和副翼滚转/偏航操纵比的耦合模态分析方法,分析了副翼操纵对偏航通道的耦合影响程度;针对控制耦合引起的非最小相位特性,提出了基于偏航稳定力矩导数、副翼-偏航耦合力矩导数以及方向舵产生偏航力矩导数的控制耦合偏离边界条件,根据偏航稳定力矩导数、副翼-偏航耦合力矩导数的相对位置关系,确定控制耦合偏离区域,并分析了副翼控制滚转时的耦合失控特性.最后对失控特性进行了仿真验证,结果表明了耦合特性分析方法的有效性.

摘要： 针对具有非最小相位特性的高超声速飞行器纵向动力学模型,考虑舵面发生卡死和失效故障、系统参数不确定的问题,提出了一种基于输出重定义形式的自适应鲁棒容错控制方法。对于高度子系统中由于升降舵和升力耦合产生的不稳定内动态,重定义系统输出,将俯仰角作为系统新的输出,对新内动态进行一些坐标变换,设计出俯仰角期望的跟踪指令。对于系统重定义后的高度和速度子系统,将未知非线性函数参数化并写成未知气动参数和函数向量的乘积形式,采用自适应学习律估计未知气动参数和故障参数,基于Lyapunov稳定性定理进行了系统稳定性理论分析,通过仿真验证了所给方法的有效性。

摘要： The control design problem is investigated for air-breathing hypersonic vehicles with non-mini-mum phase characteristic .Firstly ,this model is separated as velocity subsystem and pitch dynamics subsystem . For the former ,a dynamic inversion controller is derived .For the latter ,appropriate external dynamics and in-ternal dynamics are selected .The longitudinal pitch channel model is converted to a canonical form by coordinate transformation .The criterion of non-minimum phase property is given by the stability analysis of internal dy-namics .Finally ,the internal dynamic stabilization is realized by adding the state feedback of the canonical trans-formation in the dynamic inverse controller ,and the stability of the system is proved based on the Lyapunov e-quation .The simulation results show that the proposed method achieves good tracking control effect and stabili-zes the internal dynamics of the system effectively .%针对带有非最小相位特性的吸气式高超声速飞行器控制问题,提出了一种输出跟踪控制方法.对于不具有非最小相位特性的速度子系统,运用动态逆控制技术设计了状态反馈控制器;针对具有非最小相位特性的高度子系统,首先选取合理的内外动态变量,通过坐标变换,将纵向俯仰通道模型转换为正则形式.然后通过对内动态进行稳定性分析,提出了飞行器系统非最小相位特性的判定定理.最后通过在动态逆控制器中加入正则变换后的状态反馈,实现了内动态的镇定,并基于Lyapunov方程证明了系统稳定性.仿真结果表明,该方法实现了良好的跟踪控制效果,并有效地镇定了系统的内动态.

摘要： 伯德图由对数幅频特性和对数相频特性两条曲线构成,它的绘制是控制工程基础课程中的重点、难点内容,也是教学上的重难点,最小相位和非最小相位系统在伯德图中的绘制也是不易理解和掌握的部分.在控制工程的基础上,基于对伯德定理的理解与认识,分析说明了伯德公式在绘图上的应用及最小相位和非最小相位系统在伯德图上的区别.

摘要： Analyzing the primary noise of an ANC system which contains narrowband reference signal,nonlinear primary path and non-minimum phase secondary path,and exploring the feedback structure based on FIR filter and the feedforward structure based on FLANN filter.By discussing the advantage and the disadvantage of these two structures,we proposed a new hybrid structure in this paper.Proposed FLANN-FIR structure composites the advantages of feedforward and feedback structures,not only the predictable noise can be reduced,but also the unpredictable noise can still be suppressed.Simulations under the cases of different signal noise ratio and different nonlinear primary path demonstrate that proposed hybrid structure performs best on the convergence rate and steady-state property.%分析参考信号为窄带信号、初级路径为非线性路径、次级路径为非最小相位系统的主动噪声控制(ANC)的初级噪声特性,探究有限脉冲响应(FIR)反馈预测结构和前馈函数链接人工神经网络(FLANN)结构的消噪原理,并探讨其各自的优势及局限性.通过分析总结,本文提出FLANN-FIR混合结构ANC系统,该系统对FIR反馈预测结构和前馈FLANN结构进行优势互补,不仅可以消除可预测部分噪声,对不可预测部分噪声一样具有抑制作用.仿真表明,在不同信噪比参考信号和不同非线性初级路径下,提出的混合结构都具有良好的稳态误差和收敛速度.

摘要： 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.%The switched-inductor Z-source three-level neutral-point-clamped inverter has a wide and promising prospect in high power applications.The AC voltage quality of the inverter output depends on the its DC-link voltage,therefore it is necessary to control this voltage in a closed loop.In this paper,the state space and the small-signal disturbance methods are used to deduce the transfer function from shoot-through duty ratio to Z-source network capacitor voltage.The pole-zero location indicates that the transfer function has non-minimum phase behavior.The DC-link voltage is controlled indirectly by a sliding mode controller,which uses capacitor voltage error,the integral of capacitor voltage error and inductor current error as state variables.The sliding mode control law is deduced and the sliding mode coefficients are designed to meet existence and stable conditions.Simulations are conducted to verify the excellent stable and transient characteristics of the designed sliding mode controller.

摘要： For a hypersonic vehicle with unstable longitudinal dynamics, non-minimum phase and severe aeroelastic effects, the design of flight control system is a challenging task. The feasibility of the strategy using canard in conjunction with the elevator as an additional factor is investigated, aiming to eliminating the non-minimum phase behavior and suppress the elastic mode, and to improve the performance of control system. First, a flight dynamic model with flexibility effects is presented. Second, the effects of the placement and relative ganging gain of the canard on the non-minimum phase behavior and elastic modes are demonstrated. At last, with the design of a nonlinear controller based on feedback linearization and LQR technology, the performances of the strate-gies with and without canards are comparatively evaluated. The simulated results show that, with the placement and relative ganging gain carefully chosen, the proposed control strategy provides an increased level of closed loop performance by suppressing the non-minimum phase behavior and eliminating control excitation of the first elastic mode.%高超声速飞行器纵向静不稳定、非最小相位和突出的弹性效应等特性给飞行器控制系统设计带来严峻挑战.针对该问题,文中采取鸭翼作为附加俯仰控制舵面与升降舵进行联动控制的策略,以改善高超声速飞行器的非最小相位特性和严重的弹性效应,从而达到提高控制性能的目的.首先,给出了考虑弹性模态的高超声速飞行器动力学模型;其次,研究了鸭翼对飞行器非最小相位特性以及弹性模态响应的影响,并给出合适的鸭翼布局位置和鸭翼/升降舵联动增益参数;最后,采用基于反馈线性化方法和LQR理论的非线性控制器对弹性飞行器进行控制,对比分析了鸭翼联动控制对闭环控制性能的改善作用.研究结果表明,合理的鸭翼配置可以缓解系统的非最小相位特性带来的不利影响,同时避免了控制输入对特定弹性模态的激励,从而达到提高弹性高超声速飞行器控制性能的目的.

摘要： 本文针对一类非最小相位且带有参数不确定性的高阶级连非线性系统,研究其满足稳定性的鲁棒几乎干扰解耦问题.该系统由一系列受下三角向量场扰动的幂积分器链组成,而且控制输入为非线性的,在一定的增长条件下,利用李雅普诺夫第2方法并加入一个幂积分器,显式地构造出光滑的状态反馈控制器,使得对所有允许的参数不确定性阅环系统从扰动输入到输出是输入到状态稳定的,且其L2-增益不超过某给定的值.

摘要： 针对柔性机械臂存在的模型不确定性以及外界干扰,设计了复合控制策略,旨在实现对未知信息的有效学习从而完成控制器设计.首先,采用输出重定义方法对系统输出进行调整使其克服非最小相位,零动态稳定;其次,结合输入输出线性化策略使对象模型分为输入输出子系统以及内动态子系统;接着,针对输入输出子系统,考虑模型不确定性设计神经网络学习策略,针对外界未知干扰设计扰动观测控制方法,两种策略互为包含关系,相互作用;最后,针对内动态子系统设计状态反馈控制器.

摘要： 本文研究了在平面运动的充液航天器零态动力学特性。考虑在零重环境下，受到横向控制力和俯仰控制力矩作用的带球形贮液箱的航天器模型。将晃动液体等效为单摆模型，利用Lagrange方法建立系统动力学方程并且将其转化为状态变量方程形式。应用微分几何原理，讨论了单输入—单输出（SISO）系统的非线性动力学响应。通过理论分析和数值模拟证实，该系统为非最小相位系统。进一步，本文设计了SISO系统基于线性化模型的控制策略。首先在假定系统参数全部已知的情况下，利用状态反馈方法设计控制策略，达到系统的稳定要求；其次，当系统某些参数未知且系统需跟踪参考目标时，考虑非最小相位系统的特点，应用极点配置间接自校正原理设计控制策略，数值模拟证明该方法行之有效。

摘要： 基于二阶滑模控制理论设计了侧滑转弯(STT)导弹俯仰通道的过载输出控制器.采用输出重定义技术解决尾控型STT导弹舵偏角和过载输出之间非最小相位问题,二阶滑模控制被用来削弱滑模控制固有的抖振现象,保证了对原系统输出的跟踪.另外,采用了观测器解决了系统状态不完全可测问题。仿真结果表明,根据该方法设计的控制系统有比较理想的稳定性和鲁棒性。

摘要： 燃气流量可控的燃气发生器与燃气流量恒定的燃气发生器工作特性具有较大的差异,燃气流量可控的燃气发生器是一个非最小相位系统。推导建立了燃气流量可控的燃气发生器的小偏差线性化动态模型,基于模型分析了燃气发生器负调特性的影响因素及燃气发生器系统的频率特性,得到了燃气发生器系统增益及时间常数随燃气发生器自由容积及燃气调节阀阀门面积的变化关系,研究表明燃气发生器具有较强的非线性特性。

摘要： 讨论了超声速巡航导弹俯仰通道过载控制系统的输出跟踪问题。通过坐标转换将原系统转换为规范形,采用输出重定义技术,设计了积分型滑模控制律,解决了原系统的非最小相位问题,保证了对原系统输出的跟踪.另外,采用了观测器解决了攻角不易测量的问题。仿真结果表明,根据该方法设计的控制系统有比较理想的稳定性和鲁棒性。

摘要： 针对具有右半复平面零点的非最小相位系统,设计了模糊控制和PID控制相结合的双模控制器.应用改进的遗传算法优化其参数,并将其应用在非最小相位系统中,仿真结果表明该方法可行有效。

摘要： 对于尾控型导弹,从控制舵偏到导弹加速之间的动力学存在非最小相位特性.为解决此问题,采用了过载控制方法.该方法仅对导弹的过载和角加速度进行控制,而不控制导弹的姿态量.稳定性分析表明导弹的姿态量是稳定的,从而消除了非最小相位特性.最后举例进行仿真研究,仿真结果证明了过载控制的有效性.

摘要： 考虑了舵系统的一阶动态特性,对导弹过载控制系统的稳定性进行了研究.首先确立了导弹的线性动力学模型.以此为基础,利用变结构控制方法设计控制律,对导弹的过载和角加速度进行控制.稳定性分析表明系统为稳定的,从而解决了加速度控制的非最小相位问题.最后举例进行仿真研究,仿真结果证明了过载控制的稳定性和鲁棒性.

摘要： 本文考虑尾控型侧滑转弯(STT)导弹的过载输出跟踪自动驾驶仪的设计问题.采用稳定系统中心方法稳定有界的内部状态参考轨迹,将输出跟踪转化为状态跟踪,从而可以采用滑模控制.通过鲁棒特征值配置和引入输出积分环,提高了控制精度.仿真结果表明,该设计在命令输出跟踪和削弱抖振方面是有效的.

摘要： 本发明公开了一种非最小相位系统输出重定义方法，包括以下步骤：S1、建立非最小相位系统线性模型，计算系统相对阶数，选取与之对应的内部动态与外部动态转换非最小相位模型，进而建立输入输出线性化后的等效控制模型；S2、针对原始非最小相位输出，设计输出重定义方法寻找到最优的等效最小相位输出；S3、设计线性控制器，利用等效最小相位输出对等效控制模型进行控制，依照S1中模型转换的方法得到原始输出。本发明基于输出重定义技术，结合最优化参数解算，提出了一种非最小相位系统输出重定义方法，解决了非最小相位系统控制器设计复杂和控制响应有负调的问题。

摘要： 本发明公开了一种适用于非最小相位系统的自抗扰控制器设计方法，包括如下步骤：1)给出一类稳定非最小相位系统模型G(s)；2)设置闭环参考模型，该闭环参考模型的传递函数HR(s)；3)以HR(s)为目标，构建ESO；4)系统总扰动dK+f的频域估计；5)构建扰动补偿控制率；6)给出稳定性判断条件；7)设计K(s)的参数；8)计算时间常数τ并且在稳定区间τ＜τ＜∞中，选取τ值，实现ESO，并对τ进行调节，实现期望性能。本发明给出了给出了适用于非最小相位系统的自抗扰控制器设计方法，提出了一种新的抗扰控制率，结构简单，易于实现。

摘要： 一种非最小相位运动系统逆模型前馈频域计算方法，属于超精密运动控制领域。前馈控制输入计算的目标是，得到一个理想前馈控制输入序列ur，当系统输入u＝ur时，实现系统输出y对参考运动轨迹r的完全跟踪；所述方法适用于自身稳定的或可通过反馈控制稳定的线性定常系统，并且要求系统模型在复平面不含有单位圆上的零点。所述方法适用于单入单出系统或多入多出线性定常系统。本发明相对于现有技术的有益效果为：与近似求逆方法相比，本发明公开方法可以更准确地求解得到逆模型前馈控制输入；与时域稳定求逆方法相比，本发明公开方法实现了一种频域计算方式，并且无需对系统逆模型进行稳定‑不稳定分解，使计算过程更加简化。

摘要： 本发明是关于一种采用非最小相位校正器的无人飞行器倾斜转弯方法。其首先根据飞行任务设置侧向运动的期望质心位置信号，并通过安装GINS100型MEMS传感器，测量飞行器的滚转角与侧向加速度，并通过积分得到侧向速度与位置信号。然后通过位置误差信号与积分信号以及速度信号叠加得到位置综合信号，再设计非最小相位校正器得到滚转角期望信号，与滚转角测量信号进行对比得到滚转角误差信号，再进行非线性积分与滤波微分的解算，形成滚转通道的综合控制信号，在偏航通道无控状态下，实现无人飞行器的倾斜转弯。该方法的优点在于消除了侧向运动的非最小相位反向运动特性，使得转弯具有很好的动态性能。

摘要： 本发明公开了一种非最小相位系统的双滤波器扰动观测器设计方法，用于解决传统扰动观测器方法在非最小相位系统中出现的系统不稳定，无法抑制扰动的问题。本发明引入正向模型，给出新的扰动观测器框架结构和双滤波器设计方案。本发明从新扰动观测器的框架结构出发，对双滤波器进行稳定性约束，在保证系统稳定的前提下，分析系统的跟踪特性和扰动抑制特性。本发明中的滤波器一采用原有闭环控制器的设计，滤波器二根据滤波器一进行设计，并实现与滤波器一相同的性能。本发明在不改变闭环非最小相位系统的跟踪特性和稳定性的基础上，单独使用任一滤波器，可以把系统扰动抑制能力提升一倍，同时使用双滤波器，可以把系统的扰动抑制能力提升两倍。

摘要： 本发明提供了一种非线性非最小相位飞行器的鲁棒飞行控制方法。它通过辅助观测器的设计来避免掉非最小相位问题，并且基于补偿思想将经典线性鲁棒控制方法很好地扩展至非线性系统，实现了非线性非最小相位飞行器的飞行控制。本方法简单有效，灵活性和安全性较高。该方法有两个步骤：步骤一，模型变换阶段，基于加性状态分解理论将原非线性系统分解为两个子系统；步骤二，控制器设计阶段，为两个子系统分别设计控制器并结合辅助观测器得到最终的鲁棒飞行控制器。

摘要： 本发明提供宽负载范围非最小相位开关Boost变换器参数优化方法，其步骤包括：基于负调电压暂态数学模型，对宽负载范围负调电压峰值时间和电路参数包括负载电阻、电感和电容之间的关系进行了深入分析，提出了参数优化设计的步骤，计算不同参数情况下负调电压峰值时间tp的数值，并与系统设定的负调电压峰值时间tp,sd进行比较，若不满足要求则继续进行优化设计，直至符合要求。并最后利用仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和合理性。本发明可以有效地抑制负调电压，从而提高系统的暂态响应速度，该参数优化方法，同样适用其他非最小相位宽负载范围开关DC‑DC变换器，该方法简单，具有较高的工程应用价值。

摘要： 在实际工业控制系统中，具有非最小相位的对象是一个典型难题，尤其当零点与时滞同时存在时，采用常规传统辨识方法难以达到良好的效果，导致无法满足工业控制需求。针对这一情况，提出了一种新的针对非最小相位系统的闭环频域辨识方法，通过对控制回路正常运行中所产生的输入输出信号的分解和拉普拉斯变换，分析并获取其过程对象在重要频率范围内的频率响应特性，采用最小二乘法从幅频与相频两部分去拟合参数，从而精准的辨识出对象模型。通过仿真实验结果表明，该辨识方法具有很好的鲁棒性和较高的精确度。

摘要： 本申请涉及一种自适应控制的离散时间非最小相位系统的稳定方法，该方法在一类已知阶数和相对都为一的线性不变的离散时间系统中，设置一种转换提升模型δ和自适应控制器，使得系统在不对系统马尔可夫参数进行先验知识合并的情况下，保证了全局收敛性，并且不需要具有持续的激励，即可让系统的瞬态性能得到提升。

摘要： 一种非最小相位运动系统逆模型前馈频域计算方法，属于超精密运动控制领域。前馈控制输入计算的目标是，得到一个理想前馈控制输入序列ur，当系统输入u＝ur时，实现系统输出y对参考运动轨迹r的完全跟踪；所述方法适用于自身稳定的或可通过反馈控制稳定的线性定常系统，并且要求系统模型在复平面不含有单位圆上的零点。所述方法适用于单入单出系统或多入多出线性定常系统。本发明相对于现有技术的有益效果为：与近似求逆方法相比，本发明公开方法可以更准确地求解得到逆模型前馈控制输入；与时域稳定求逆方法相比，本发明公开方法实现了一种频域计算方式，并且无需对系统逆模型进行稳定‑不稳定分解，使计算过程更加简化。