摘要：针对高精度永磁同步电机驱动系统因转动惯量、摩擦系数与磁链参数失配造成其控制精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于有限时间收敛扩张状态观测器的无模型滑模容错控制方法。首先,建立了考虑内外不确定性的永磁同步电机转速环超局部模型,并设计了无模型全局积分终端滑模控制器;其次,设计了有限时间收敛扩张状态观测器来降低模型失配带来的影响;最后,通过与其他方法的仿真和实验对比,验证了所提方法能够在不获取精确模型的情况下实现了对多种模型失配与外部扰动工况的容错控制,并提高了电机的控制精度。

摘要：直驱式波浪发电系统浮子位置和速度存在物理约束,基于线性二次高斯控制,提出约束反馈优化功率方案。通过流体力学工具得到辐射力数据,建立系统状态空间模型。采用标准卡尔曼滤波器获得系统全状态量信息,构建最小性能指标函数,计算状态反馈增益;考虑建模误差,设计滑模控制器,利用Lyapunov函数证明系统稳定性,补偿系统模型失配时的状态量偏移及功率损耗;离线计算反馈增益并调整滑模变结构控制参数,降低控制策略复杂性。仿真结果表明,所提控制策略动态性能好、鲁棒性强,能保证物理约束并提升系统输出功率。

摘要：基于分数阶微积分理论和预测函数控制理论,针对一类单输入单输出分数阶线性系统提出了一种分数阶预测函数控制方法。用Oustaloup近似法对分数阶系统近似的整数阶系统建立预测输出模型,并根据GL定义在代价函数中引入分数阶算子。该控制方法通过将控制输入结构化简化了控制器设计,引入分数阶算子增加了控制器的自由度。仿真结果表明:与传统预测控制器相比,分数阶预测函数控制器具有调节时间短、抗干扰能力强及鲁棒性强等优点,在模型失配的情况下也有较好的跟踪效果。

摘要：在基于模型的控制技术中,例如模型预测控制(MPC),模型的质量对于控制器的设计和整定起到关键作用。所以,控制器的性能依赖于过程模型的精度,亦即受到模型失配程度的影响。针对线性系统的模型失配检测,已经有各种不同的方法见诸于相关文献,而对于非线性系统,则很少有相应的方法提出。考虑到广泛存在的系统非线性特性,采用互信息作为一种广义的相关性量化测度。利用摄动信号和模型残差的互信息量来表征过程模型失配程度而与扰动部分的模型变化无关。对于大规模的多变量系统,能够定位到子系统的模型失配对于故障诊断或者模型重新辨识起到至关重要的作用,利用一种递阶排除的分析方法来精确定位子系统的模型失配,提出利用互信息矩阵直观的量化表达多变量系统的模型失配。在两个仿真例子上的应用说明了该方法的有效性。

摘要：针对模型预测控制系统中经常发生的模型失配问题,提出一种模型预测控制性能评估与模型失配诊断的系统框架,为工业系统的后期维护提供帮助。对系统的整体性能进行监控,根据已有的历史性能基准的预测控制性能评估方法,提出一种用户自定义选取历史基准数据的方法,弥补其需要专家知识的缺陷;在检测到系统整体性能下降后,采用数据驱动的思想,利用一种模型失配指标算法对可能引起系统性能变差的模型失配这一因素进行分析,包括过程模型失配和干扰模型失配,诊断模型的失配情况,完成对系统恶化源的初步定位。用Wood-Berry模型对该算法进行仿真验证,结果验证了其有效性。

摘要：煤炭地下气化(Underground Coal Gasification, UCG)实现了地下固体煤炭转为气体能源的封闭开发,可形成天然气能源的战略接替,是保障国家能源安全的重要策略,也是实现国家新时代能源高质量发展的有力手段。由于煤炭地下气化反应过程具有时变性和大滞后的特点,且无法得到精确的数学模型,给煤炭地下气化控制带来较大挑战。为改善煤炭地下气化的控制效果,在研究煤炭地下气化工艺的基础上,根据煤炭地下气化过程工程数据对煤炭地下气化过程进行了数学建模,设计了针对煤炭地下气化控制的内模控制算法。仿真结果表明,设计的控制算法与传统的PID控制以及Smith预估控制相比较,内模控制算法在模型失配时控制效果更好,更适合于对模型不确定的煤炭地下气化过程的有效控制。研究结果可为煤炭地下气化实际生产过程的相关研究提供参考。

摘要：面向多约束下高超声速飞行器末制导过程中的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,设计一种适于高超声速飞行器的三维非线性自适应末制导律。为了模型描述的完整性和简洁性,引入视线旋量和旋量速度的概念,并基于此建立三维制导参考模型和实际系统的表达式;为了保证制导律的鲁棒性和自适应性,基于自适应控制理论,设计一种三维非线性自适应制导律;通过数学推导证明了该制导律的稳定性。该制导律能够从理论上克服高超声速飞行器末制导面临的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,满足多约束制导要求。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。

摘要：发动机系统中的电子节气门是一种典型的非线性控制对象,特别是节气门运动过程中的弹簧扭矩和摩擦阻力十分复杂,其数学模型很难精确建立,参数不易获取.针对电子节气门的非线性因素,提出一种内模控制器的设计方法.首先分析电子节气门系统的数学模型,在Matlab/Simulink仿真平台上对模型的有效性进行验证,进而以内模控制结构为基础,建立电子节气门复域模型,分析系统的非线性干扰,设计针对时变参数的内模控制器.仿真结果显示,在模型较精确的情况下,内模控制器具有优于传统PID和一般滑模控制的控制性能,而在模型失配的情况下,内模控制器的鲁棒性能够保证它的控制性能仍然优于传统PID.在所提出的内模控制器设计方法中,前馈滤波器的设计并未用到任何系统参数,但仍然能够保证理想的稳态响应和扰动响应,因此所提出方法相比于很多针对具体模型的控制策略,具有更好的实用价值.

摘要：对传感器故障实施容错控制是提高燃气轮机运行安全可靠性的重要措施。针对传统基于状态观测器的故障容错控制模型依赖度高,模型失配后容错效果差,不适应燃气轮机快速变负荷运行的问题,该文设计基于自适应观测器的燃气轮机控制系统传感器故障容错控制系统(faulttolerant control system,FTCS),包括故障检测单元、自适应观测器单元与无扰单元三部分,可以实现传感器故障检测、故障后的信号重构与无扰切换。分别利用FTCS与传统的状态观测器对燃气轮机控制系统的燃料量、压气机进口导叶开度和功率传感器故障进行容错控制。仿真结果表明,所设计的FTCS可以提高模型失配时故障传感器信号的重构准确性,在传感器故障后能维持控制系统稳定,具有良好的容错控制性能。

摘要：针对水声设备的实际应用 ,给出了基于实测基阵阵列流形的波束域高分辨方位估计的MUSIC方法。在预形成多波束时 ,该方法采用适用于任意阵形的自适应波束优化技术 ,针对水下实际阵列设计超低旁瓣波束以抑制水面上分布的强干扰。为了减小实际阵列模型和理想阵列模型失配所带来的不利影响 ,在多波束设计时 ,利用实测阵列流形代替理想阵列流形进行设计 ,消声水池实验结果验证了该方法可以有效地降低系统中由于阵列模型失配所造成的波束域