摘要：针对质子交换膜燃料电池阴极流量控制的问题,考虑到现有基于模型的控制方案对系统动力学的依赖性以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种新的基于数据驱动的无模型自适应控制方案。首先,采用非参数动态线性化技术得到阴极流量动态线性化数据模型,可实现对被控系统内部参数摄动和外部扰动的自适应性和鲁棒性。在该数据模型的基础上,设计了自适应二阶滑模控制器来改善系统的暂态品质和稳态精度。此外,在李雅普诺夫稳定性框架下证明了阴极流量系统在所提控制律驱动下进入到收敛的准滑动模态。最后,对于无模型自适应滑模算法中的参数,通过量子粒子群算法进行优化整定,多工况下验证了所提控制系统的有效性。

摘要：对于电机后置式及地面耦合式混合动力系统,在其换挡过程中,可以通过电机补偿动力中断,因此调节发动机转速与AMT变速箱转速匹配可以实现平顺的换挡过程。针对发动机调速特性引入基于定量反馈理论与史密斯预估器结合的控制方法。首先,在AMESim中搭建自然进气发动机高保真模型,并通过速度特性验证保证模型的合理性;其次,基于机理建立发动机线性模型,并且分段辨识得到参数的不确定范围,从而将非线性系统用具有参数不确定性的线性模型表示;然后,通过频域分析优化得到一组最佳的史密斯预估器模型,用以补偿发动机进气-扭矩过程不确定延迟;最后,结合史密斯预估器与定量反馈理论设计得到发动机调速SP-QFT鲁棒控制器,从而保证系统在参数不确定情况下的鲁棒稳定性及跟踪性能要求。仿真结果表明:所设计的SP-QFT控制器满足设计要求,相比于基本QFT控制器及PID控制器,有效提高了发动机速度调节的控制精度及响应速度。

摘要：针对Urea-SCR状态反馈控制系统存在不可测状态变量的问题,首先,分析了SCR系统的化学反应机理,为了描述SCR系统的分布参数特性,给出了包含上游-下游(主-从)两个单元的SCR系统双核动力学模型;其次,利用Urea-SCR系统下游氨浓度及氮氧化物浓度的测量值,设计了非线性降维观测器估计上游氨浓度、上下氨覆盖率等不可测的状态变量,同时在Lyapunov稳定性框架下,分析了观测器的稳定性,并据此给出了保证观测器稳定的观测器增益的取值范围;最后,在发动机动力学仿真软件enDYNA中,通过FTP75循环测试工况仿真测试,验证了该方法的有效性。

摘要：针对移动机器人系统中轮胎半径和轮胎间距存在的参数不确定性问题,提出自适应轨迹跟踪控制方法.首先,推导适合进行自适应控制器设计的系统误差模型,将原有控制问题转化为不确定参数的自适应更新率和虚拟控制输入的设计问题;然后,针对系统中的不确定性参数,设计自适应更新率对其进行在线估计,并设计虚拟的控制输入,得到移动机器人驱动电机的左右轮转速;其次在Lyapunov稳定性框架下证明闭环跟踪误差系统的渐近稳定性和估计误差系统的稳定性;最后通过仿真和实验表明,所提出方法能够通过在线学习估计出参数真实值,使得实际运行轨迹收敛到参考轨迹,同时表明所提出方法能够抑制系统参数不确定性对控制系统的影响.

摘要：精确的活塞运动控制是实现自由活塞发动机(free piston engine,FPE)安全可靠运行的前提,本文的主要研究内容是带有约束的FPE活塞运动控制.根据活塞运动控制问题描述,建立了FPE面向控制的非线性离散模型;设计状态反馈控制器,通过控制循环喷油量使活塞运动位置跟踪期望值;针对电磁负载变化引起的活塞运动瞬态波动超出安全约束的问题,考虑闭环系统非线性隐式的特点,在不改变原状态反馈控制的框架下,提出基于牛顿迭代的Reference Governor来调节负载,保证系统运动满足安全约束.所提出的控制方法为带有约束FPE活塞运动控制提供解决方案的同时,扩展了Reference Governor算法在隐式系统的应用.通过MATLAB与AMESim联合仿真验证了控制方法的有效性.

摘要：针对冷却系统组件为电子风扇和机械水泵的汽油发动机的水温控制要求,建立面向控制的冷却系统传热动力学模型,并提出水温的非线性控制方法.根据传热学原理建立燃烧室对壁面的加热功率精确模型,据此获得较为精确的传热动力学模型;将动力学模型简化为对控制变量具有仿射形式的非线性模型,并设计扩张状态观测器补偿建模误差,进而获得相对简单且精度较高的面向控制器设计的模型;在Lyapunov稳定性框架下设计状态反馈控制器,引入非线性史密斯预估器补偿系统延迟,并在输入到状态稳定性框架下证明闭环误差系统的鲁棒性.仿真结果表明:所提控制系统具有良好的水温跟踪效果,在瞬态工况下水温波动小于0.5 K,且在模型失配扰动下具有较好的鲁棒性.

摘要：柴油发动机尿素选择催化还原(Urea-selective catalytic reduction,Urea-SCR)控制系统以尿素的喷射量为控制输入,通过精确控制尾气后处理装置中氨的覆盖率,将尾气中有毒的氮氧化物还原成无毒的氮气和水。针对车载Urea-SCR系统具有非线性,干扰动态难以建模的特点,设计了工程中常用的前馈加反馈结构的2自由度控制系统。前馈控制器部分采用微分平坦方法,根据氨覆盖率的期望值,得到了前馈控制输入;在此基础上,将Urea-SCR系统在前馈控制输入的平衡点处进行泰勒展开,将尿素未转化量的建模动态及参数不确定性等考虑成幅值有界的扰动输入,进而设计了满足H∞性能指标的反馈控制控制器对氨覆盖率进行精确控制。最后,通过在发动机动力学仿真软件en DYNA中FTP75测试循环的仿真实验,验证了算法的跟踪性能和鲁棒性。

摘要：针对轮式移动机器人给定速度需求的非连续路径跟踪控制问题,将其转换为满足速度约束的轨迹规划和轨迹跟踪控制。首先,针对给定速度需求的路径跟踪问题,以运行时间和能量为优化目标,给定的路径和速度为约束条件,采用五次Bezier样条方法优化得到了满足需求的连续光滑轨迹。其次,利用轮式移动人系统的微分平坦特性,采用微分平坦方法设计前馈控制器;然后,将轮式移动机器人运动学模型在前馈控制的平衡点处进行一阶泰勒展开,得到了线性时变的误差模型,并通过定义新的状态变量,设计了具有Lyapunov稳定性的误差反馈控制器。结合前馈控制和反馈控制得到了二自由度轨迹跟踪控制器。同时将泰勒展开的高阶项考虑为有界的扰动输入,在输入到状态稳定性框架下证明了控制系统的鲁棒稳定性;最后,通过Pioneer 3-dx轮式移动机器人进行了实验验证,实验结果表明,提出的算法能够满足给定速度需求的非连续路径的跟踪控制需求。

摘要：针对提高应用多通道皮肤听声系统进行语音识别的识别率,提出了基于多频带谱减法的语音增强算法。在多通道皮肤听声的实验中,有色噪声会严重降低语音质量,进而降低皮肤听声系统语音识别的识别率,因而首次将基于多带谱减法的语音增强算法引入到皮肤听声系统中以降低有色噪声。多频带谱减法将语音频带划分为多个子频带,分别在每个子频带作不同系数的谱减运算实现语音增强。通过Matlab完成了算法仿真并通过DSP硬件实现了算法并将增强后的语音信号输出给皮肤听声系统,实验证明此设计能够有效抑制有色噪声,增强皮肤听声系统的可靠性和实用性。

摘要：我国能源与负荷呈逆向分布的特点，西部资源发达，东部负荷集中，大规模西电东送是解决这一问题的有效方法。目前，我国已经建成和在建多条超、特高压输电线路，并逐渐形成超、特高压大电网的格局，而高性能的继电保护可以保证输电线路在发生故障后被正确切除，使其他正常线路不受影响，是超、特高压输电线路稳定运行的重要支撑。随着电压等级不断提升、输电容量不断增大，对超、特高压交流输电线路继电保护的性能提出了更高的要求。使用新型硬件、优化软件算法设计一套基于工频量的高可靠性后备保护，与行波保护进行完美配合，在任何条件下都能有效判断出故障，并对系统振荡能够有效识别，对行波保护进行补充和后备、加速行波保护作为主保护投运于实际线路具有重大意义。本文将提出高可靠性的评价指标，并提出一套完备的行波、工频保护配合方案。