非线性控制器

摘要： 针对孤岛微电网中分布式电源变换器应对大扰动能力差、扰动过程中电压和功率波动大、且无法回到原始运行状态等问题,该文提出了一种适用于孤岛微电网中多分布式电源变换器的非线性跟踪控制方法。该控制方法基于同步参照系(synchronous reference frame,SRF)中的互联和阻尼分配无源控制器(interconnection and damping assignment passivity-based controller,IDA-PBC)进行设计,该控制器负责控制微网内功率转换装置(power conversion units,PCU)的动态特性。PCU包括DC/DC升压变换器通过互连电容与DC/AC逆变器耦合,并通过LC滤波器连接到电网。该控制器使PCU在系统运行点变化期间平滑地抑制电压/电流和有功/无功功率的变化,同时精确地跟踪由下垂控制器产生的参考指令。最后,在多源孤岛微网上对PCU进行了时域仿真分析,将所提方法与PI控制器以及现有非线性控制策略进行比较,仿真结果表明,所提方法能较好地抑制大扰动下微网的电压、电流以及功率波动,控制效果明显优于PI控制和其他非线性控制。

摘要： 针对现有混合式配电变压器结构复杂、电流环跟踪响应慢等问题,提出了 一种基于反步法的混合式配电变压器电流控制策略,并分析了该系统设计的有效性.

摘要： 本文提出了一种基于神经网络和输出反馈的四旋翼无人机非线性控制器设计方案。在该方案中仅使用四个控制输入就可以控制无人机的六个自由度。此外,还引入了神经网络观测器来预测无人机的平动速度和角速度,其中仅考虑无人机的位置和姿态是可测量的。利用李雅普诺夫理论证明,位置、方向和速度跟踪误差,虚拟控制和观测器估计误差,在存在有界扰动和神经网络函数重构误差的情况下,每个神经网络的权值估计误差都是半全局一致最终有界的。在存在未知非线性动力学和干扰的情况下,证明了所提出的输出反馈控制方案的有效性。

摘要： 选择性催化还原(简称SCR)反应具有典型的时滞性和不确定性,并受到“添蓝”供给模块执行能力的约束以及大气环境、系统性能状态和未建模因素等的干扰,NOx排放的准确控制成为问题.提出了使用带时滞的一阶惯性环节作为SCR装置数学模型,采用了扩张状态观测器估计和补偿总和扰动的影响,设计了新型非线性自抗扰控制器.仿真结果表明,该控制器对外扰和模型参数摄动的鲁棒性强,NOx控制的快速性和超调的矛盾得到调和.

摘要： 结合PI控制和LQR控制,设计一种双回路非线性控制器.可有效解决光流位置估计精度较低的问题,使得控制系统在利用光流传感器和惯性导航的同时,实时获取无人机位置信息及其目标平面上的平移光流信息,并将发散光流作为反馈信号传至控制器,以此来实现六旋翼飞行器的姿态控制.选取地面纹理清晰且特征点较多的大理石地面作为目标点平面,并通过实际飞行测试验证了该控制系统的有效性和可行性.由20次实验测试可知,实验测试时飞行稳定定点的位置精度在±3 cm范围内.

摘要： 吊杆式起重机在进行回转运动时会使悬挂的负载产生二维摆动;这种摆动不仅降低作业效率,而且有可能与周围的货物或人员发生碰撞,造成安全事故;为了防止安全事故的发生,对起重机操作人员的操作水平提出了很高的要求.为了减轻操作人员的负担,开发能同时控制起重机运动又能对负载摆动进行抑制的控制系统就显得非常重要.在已往的研究中,为了对负载二维的摆动进行抑制,往往需要对转台的回转运动和臂架的俯仰运动同时进行控制,这样既增加了控制器的复杂性,又增加了成本.为此,设计一种仅需控制回转运动就能实现定位和防摆的非线性控制器,通过Lyapunov稳定性理论对控制器的稳定性进行证明,并且通过仿真对控制器的有效性进行验证.

摘要： LCL型并网逆变器含有高阶环节,易造成系统不稳定.PR控制方案易受频率漂移影响和控制系统带宽的限制,难以形成对系统的有效控制.采用的非线性控制策略通过对控制目标的各阶信号的集成控制,较好地解决了传统控制原理中系统控制精度与稳定性之间的矛盾.为解决非线性控制器参数选取的问题,提出一种改进的网格粒子群算法,对控制器的参数进行寻优整定.与采用遗传算法和模拟退火算法相比,网格粒子群算法能更快的获得合适的控制参数,能更好地与控制策略相结合.仿真实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性.

摘要： 在新兴科学技术及新能源大规模应用新常态下,非线性元件日益增多,确保在技术系统及能源系统中的电子设备可以得到有效应用,赋予电力系统非线性,在提高电力系统运行效率同时,基于非线性因素给电力系统带来的运行压力越来越大,严重影响电力系统稳定运行成效.本文通过研究电力系统中非线性控制器的布点问题,以期为提高电力系统运行稳定性提供依据.

摘要： 在新兴科学技术及新能源大规模应用新常态下,非线性元件日益增多,确保在技术系统及能源系统中的电子设备可以得到有效应用,赋予电力系统非线性,在提高电力系统运行效率同时,基于非线性因素给电力系统带来的运行压力越来越大,严重影响电力系统稳定运行成效。本文通过研究电力系统中非线性控制器的布点问题,以期为提高电力系统运行稳定性提供依据。

摘要： 在网络保密通信中,为了保证保密信息在网络中传输的安全性,提出一种新的有限时间同步控制策略,使得发送端网络与接收端网络能够在有限时间内实现广义输出同步,即发送端网络与接收端网络能在极短的时间内达到同步,并且双方网络满足一种非常复杂的函数关系,从而增加了第三方破解双方网络满足的关系,增强了信息传输的安全性和保密性.应用Lyapunov稳定性理论证明了发送端网络与接收端网络在设计的非线性控制器作用下是如何保证系统稳定性的.仿真实验采用Lorenz系统,结果表明,该网络结构满足无标度特性,在设计的非线性控制器下能够有效地实现有限时间广义输出同步.%In the network secret communication,in order to guarantee the transmission security of secret information in net-work,a new finite-time synchronization control strategy is proposed to realize the generalized output synchronization from the sending-end network to receiving-end network in finite time,and ensure that the two networks can satisfy a complex function re-lationship in shortest time,so as to make the third party crack the relationship satisfying the two networks,and enhance the se-curity and confidentiality of information transmission. According to the Lyapunov stability theory,how to guarantee the system stability of the sending-end network and receiving-end network by using the nonlinear controller was verified. The Lorenz system is used for simulation experiment. The simulation results show that the network structure satisfies the scale-free characteristic, and the nonlinear controller can realize the finite-time generalized output synchronization effectively.

摘要： 电力系统的快速发展对应用在其中的变流器的暂态响应能力提出了越来越高的要求.目前中压直流配电网中DC/DC变流器的系统控制多为传统PI控制,本文设计了一种基于反步法和李雅普诺夫稳定性理论的非线性控制器,并将其应用在基于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)的DC/DC配电网.通过与传统PI控制在MATLAB/Simulink仿真环境和RT-LAB半实物平台中的结果对比,进一步验证了反步法控制的优越性.

摘要： 欠驱船舶的循迹控制已成为国外动力定位研究的一个热门课题.考虑到欠驱船舶循迹控制过程中的横向控制力无法满足的问题,本文设计了一种基于反步积分和Lyapunov理论的非线性控制器,同时针对船舶循迹控制中的难点问题,本文利用line-of-sight(LOS)引导律来使得循迹控制过程中的横向偏差最小.为了减小循迹控制过程中的振荡,在LOS引导律中利用了一种时变的前向距离A.根据船舶操纵数学模型,通过实验仿真验证了LOS引导律和反步积分控制器的有效性.

摘要： 本文针对高超声速飞行器大攻角纵向失稳问题,基于连续算法和分岔理论,求解并分析了多特征点飞行状态单参数分岔图,对平衡分支的稳定性和突变点进行了分析;进一步分析了分支之间运动的滞后效应,并计算了稳定平衡点的吸引域;结合高超声速飞行器大包线飞行特性,求解分析了双参数分岔,并计算了稳定分支曲面和不稳定分支曲面,从全包线范围揭示了高超声速飞行器大攻角失稳特性;为了实现高超声速飞行器的稳定控制,本文基于非线性动态逆和分阶思想,设计了的非线性控制器,并计算了非线性开环闭环系统的全局特征根分布,结合本文提出的一种基于连续算法的非线性闭环系统全局性能评估方法,评估并分析得出非线性控制器的有效性和较优的全局性能;最后对闭环系统进行了时间历程仿真,进一步验证了非线性控制器的有效性.

摘要： 针对在跟踪模式下自适应巡航的非线性控制器设计问题,在分析车辆纵向动力学模型和轮胎的动力学模型的基础上,建立了车辆非线性模型,应用反步设计法,设计了自适应巡航非线性控制器,并应用高精度车辆动力学仿真软件veDYNA,对自适应巡航的不同工况进行了仿真.仿真结果表明,设计的控制器具有良好的控制性能.

摘要： 本文针对火电厂单元机组中时间常数不确定的锅炉-汽轮机协调控制系统非线性模型,采用自适应"反步"法,通过引入虚拟控制变量,逐步构造出动态系统的Lyapunov 函数,设计了一个综合非线性控制器,并构造了不确定参数的自适应律.该控制器保证了系统的稳定性,实现跟踪误差收敛于零并对系统的不确定具有很强的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器能达到比较理想的性能。

摘要： 本文建立了悬浮系统的非线性模型,运用非线性理论,在不损失系统特性的情况下线性化系统,着重讨论了依据反馈控制关系和调节思想设计控制器,使系统能稳定于任意位置,通过仿真分析证明了算法的可行性.

摘要： 针对高超声速飞行器的快时变、严重非线性及强烈耦合的特点,采用数值仿真数据建立飞行器的非线性数学模型,应用非线性动态逆技术,设计了满足倾斜转弯控制要求的控制系统,最后对于飞行器在高超声速下的倾斜转弯运动进行了仿真,证明了该控制系统可以实现倾斜转弯,并可以满足高超声速飞行器稳定飞行的要求.

摘要： 针对一类T-S型模糊模型,给出一种设计镇定控制器的方法.该方法所依赖的稳定性假定只涉及其中一个特定的模糊子系统的选取,而模糊规则库中的隶属函数可以依照一个数学导引选择.所得到的非线性控制器保证了全局模糊逻辑系统渐近稳定.仿真算例验证了该设计方法的有效性.

摘要： 本文介绍了定频滑模控制器在DC-DC单端初级电感变换器(SEPIC)上的应用，分析了滑模面的选择，控制参数的调节和它们对控制性能的影响。仿真结果表明采用状态变量单积分的滑模面系统存在着稳态误差，通过在滑模面中建立状态变量的双积分能改善变换器的性能。最后进行了实验验证。

摘要： 本文介绍了定频滑模控制器在DC-DC单端初级电感变换器(SEPIC)上的应用，分析了滑模面的选择，控制参数的调节和它们对控制性能的影响。仿真结果表明采用状态变量单积分的滑模面系统存在着稳态误差，通过在滑模面中建立状态变量的双积分能改善变换器的性能。最后进行了实验验证。

摘要： 本发明涉及一种飞行器非线性控制跟踪控制系统的正切线性化方法。飞行器非线性跟踪控制系统的正切线性化方法，针对飞行控制系统的非线性跟踪控制器类，其特征在于：包括：对飞行器非线性控制系统进行状态扩展；计算正切线性化系统的状态微分方程；设计时变线性系统反馈镇定增益；求解微分方程得到非线性飞行控制系统跟踪控制律四大步骤。同现有技术相比，提供了基于正切线性化的飞行器控制系统跟踪控制器设计方法。可以对复杂飞行控制系统进行完全等价的线性化建模以及对控制系统进行跟踪控制器设计，为控制系统实时实现提供一种有效分析工具，进一步为满足飞行控制系统设计方面的高要求提供有力的理论依据和技术支撑，具有很好的工程应用价值。

摘要： 本发明提供了飞行器鲁棒非线性控制方法及鲁棒控制器系统：根据飞行器模型特点设计标称控制系统，结合第n控制输入指令得到第n误差状态信息，第n误差状态信息包括线性误差系统和等效干扰；设计状态反馈控制器来配置系统极点，改善系统动态响应，得到状态反馈控制输入；设计鲁棒补偿输出控制律对等效干扰进行抑制，得到鲁棒补偿输入；根据状态反馈控制输入和鲁棒补偿输入，并采用动态逆控制律对第n误差状态信息进行抑制，得到第n+1控制输入指令；重复执行以得到满足误差阈值的第n+1误差状态信息。本发明可以减少系统的转换，对多个不确定性实现完整考虑，缩短跟踪误差的收敛时间，以及实现不确定性的影响可以在整个频率范围内得到抑制。

摘要： 一种用于控制物理过程的模型预测控制器(MPC)(100)包括非线性控制部(110)和线性控制部(118)，所述非线性控制部(110)包括存储有非线性(NL)模型的存储器(112)，所述存储器(112)耦合到提供至少一个线性化模型的线性化电路(114)，所述线性控制部(118)包括存储有线性模型的存储器(122)。控制器引擎(140)被耦合为接收线性化模型和线性模型这两者。所述MPC包括切换器(125)，其在一个位置时使控制器引擎利用线性模型在线性模式中操作以实现线性过程控制，而在另一个位置时使控制器引擎利用线性化模型在NL模式中操作以实现NL过程控制。所述切换器能够是自动切换器，其被配置用于在线性过程控制和NL过程控制之间自动地切换。

摘要： 本发明公开了一种针对四旋翼无人机非线性模型的基于反步和滑模控制技术的非线性鲁棒控制器的设计方法。首先，针对四旋翼无人机的姿态角系统设计常速趋近律的滑模控制器，确保姿态角的快速跟踪性能。然后，为实现四旋翼无人机空间位置的轨迹跟踪能力，依照反步控制思想逐步构造滑模面和虚拟控制量来实现系统内核到外层的非线性控制律设计和系统稳定设计。在得到相关的虚拟控制量方程之后，通过算术逆运算求解方程来获取姿态角的期望轨迹值，然后利用常速滑模趋近律的设计方法来确定四旋翼无人机系统的最终输入控制律。本发明的方法利用了滑模控制对模型不确定性和外界干扰的不敏感性特点，可以实现干扰下的非线性四旋翼无人机的鲁棒轨迹跟踪控制。

摘要： 本发明提供了一种微控制器模数转换器微分非线性和积分非线性的测试方法，包括以下步骤：S1：信号发生器产生预设频率的正弦波作为测试信号；S2：微控制器采用预设速率的模数转换采样频率对所述测试信号进行采样；S3：所述微控制器采用串口进行采样数据的发送；S4：计算机端接收所述采样数据并保存成文件；S5：计算机采用码密度直方图法分析所述文件的数据得到测试结果。本发明可以用低成本、便捷的方式，在微控制器只有低速输入输出接口的情况下，完成内置模数转换器的重要参数微分非线性和积分非线性的性能测试。

摘要： 本发明提供一种线性非线性相结合的统一潮流控制器控制方法，该方法包括：步骤一，建立统一潮流控制器控制系统的电路模型，其串联和并联换流器均采用脉宽调制控制方式；步骤二，根据步骤一建立的系统的电路模型构建数学模型，进行相应的处理，选取合适的控制变量；步骤三，根据步骤二选取的控制变量建立适合的线性或非线性控制律。该方法在控制中引入了发电机角速度偏差量、发电机转子角偏差量，结合了线性非线性的控制方法，能够完成UPFC的基本功能且能够提高电力系统的稳定性。

摘要： 一些实施例包括装置以及使用此类装置的方法。这些装置中的一个包括控制电路，用于：基于从输出电压生成的反馈电压的值来生成误差信息，基于提供给控制电路中的前向路径的误差信息来生成输出信息以控制功率切换单元，并且基于至少部分地基于输出信息的第一值而计算的增益因子来调整前向路径的增益，以使得输出信息具有第二值。当输出电压在目标值范围内时，控制电路还计算校正信息的值，并且当输出电压在目标值范围之外时，控制电路基于校正信息来调整控制信息。

摘要： 本发明涉及一种飞行器非线性控制跟踪控制系统的正切线性化方法。飞行器非线性跟踪控制系统的正切线性化方法，针对飞行控制系统的非线性跟踪控制器类，其特征在于：包括：对飞行器非线性控制系统进行状态扩展；计算正切线性化系统的状态微分方程；设计时变线性系统反馈镇定增益；求解微分方程得到非线性飞行控制系统跟踪控制律四大步骤。同现有技术相比，提供了基于正切线性化的飞行器控制系统跟踪控制器设计方法。可以对复杂飞行控制系统进行完全等价的线性化建模以及对控制系统进行跟踪控制器设计，为控制系统实时实现提供一种有效分析工具，进一步为满足飞行控制系统设计方面的高要求提供有力的理论依据和技术支撑，具有很好的工程应用价值。

摘要： 本发明提供了飞行器鲁棒非线性控制方法及鲁棒控制器系统：根据飞行器模型特点设计标称控制系统，结合第n控制输入指令得到第n误差状态信息，第n误差状态信息包括线性误差系统和等效干扰；设计状态反馈控制器来配置系统极点，改善系统动态响应，得到状态反馈控制输入；设计鲁棒补偿输出控制律对等效干扰进行抑制，得到鲁棒补偿输入；根据状态反馈控制输入和鲁棒补偿输入，并采用动态逆控制律对第n误差状态信息进行抑制，得到第n+1控制输入指令；重复执行以得到满足误差阈值的第n+1误差状态信息。本发明可以减少系统的转换，对多个不确定性实现完整考虑，缩短跟踪误差的收敛时间，以及实现不确定性的影响可以在整个频率范围内得到抑制。

摘要： 一种使用非线性预控制来控制化学反应器如气相反应器的方法,该方法包括如下步骤:产生多个表征化学反应器的当前状态和反映化学反应器中各反应物的成分的信号;计算与所述多个信号响应并且参照化学反应器中各反应物的质量容量的化学反应器的未来状态;和控制至少一个与化学反应器有关的参数,从而控制化学反应器的未来状态。较好地使用N－极性滤波器子程序来滤波传感器或控制器输出信号,就可以将由于这些信号中的噪声引起的虚假控制过程降至最小。