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跨介质飞行器预设时间姿态-深度串级控制
1
作者 王帅 荣思远 +2 位作者 白瑜亮 王小刚 崔乃刚 《宇航学报》 北大核心 2025年第5期991-1003,共13页
为解决跨介质飞行器高速入水过程中的姿态-深度一体化耦合控制难题,设计了一种基于串级结构的预设时间收敛终端滑模控制方法,使跨介质飞行器姿态-深度控制误差收敛时间上界与入水初始状态无关且可预设调节。首先,根据考虑入水过程空泡... 为解决跨介质飞行器高速入水过程中的姿态-深度一体化耦合控制难题,设计了一种基于串级结构的预设时间收敛终端滑模控制方法,使跨介质飞行器姿态-深度控制误差收敛时间上界与入水初始状态无关且可预设调节。首先,根据考虑入水过程空泡特性的跨介质飞行器六自由度(6-DOF)动力学模型推导得到误差控制模型。其次,基于该误差控制模型设计一种双环串级控制结构,外环设计俯仰角指令作为虚拟控制量,实现深度误差预设时间稳定收敛,虚拟控制量输入到内环作为期望指令;内环设计了一种新型预设时间收敛滑模面,可基于时间参数调节姿态误差预设时间收敛,实现姿态高精度跟踪。然后,通过Lyapunov理论分别证明了内、外环的预设时间收敛特性,确保跨介质飞行器姿态-深度一体化耦合控制系统预设时间收敛。最后,通过数值仿真验证了所提出控制方法的有效性和正确性,对比分析了该方法的快速性及鲁棒性。 展开更多
关键词 跨介质飞行器 预设时间控制 串级控制 滑模控制
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直驱泵阀协同式线控制动单元压力串级控制
2
作者 谭草 于鹏 +2 位作者 李波 陆佳瑜 任云云 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1163-1171,共9页
针对分布式制动及高级别自动驾驶的需求,设计一种直驱泵阀协同式线控制动单元,通过电磁直线执行器直接驱动的液压泵与主动阀协调实现轮缸压力调节。为实现压力的精确控制,建立面向控制的系统动力学模型,提出一种基于外环轮缸压力控制和... 针对分布式制动及高级别自动驾驶的需求,设计一种直驱泵阀协同式线控制动单元,通过电磁直线执行器直接驱动的液压泵与主动阀协调实现轮缸压力调节。为实现压力的精确控制,建立面向控制的系统动力学模型,提出一种基于外环轮缸压力控制和内环直驱泵活塞位置控制的串级控制方法。外环设计了滑模控制器提高响应速度,内环设计了自适应积分鲁棒控制器以减小参数不确定性和时变干扰的影响,证明了所提方法李雅普诺夫稳定。结果表明:直驱泵阀协同式线控制动单元为分布式制动提供一种可行的新方案,所提方法可以进一步提高制动压力的调节速度与控制精度。 展开更多
关键词 线控制动 液压力控制 串级控制 滑模控制 自适应积分鲁棒控制
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PFC-PID串级控制在主汽温控制系统中的应用研究 被引量：55
3
作者 王国玉 韩璞 +1 位作者 王东风 周黎辉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第12期50-55,共6页
针对火电厂主汽温控制系统大惯性、大迟延、慢时变以及扰动因素较多,常规串级PID控制难以取得满意的调节效果的特点,该文介绍并分析了预测函数控制(PFC)的基本原理和特点,给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法,并将PFC和PID... 针对火电厂主汽温控制系统大惯性、大迟延、慢时变以及扰动因素较多,常规串级PID控制难以取得满意的调节效果的特点,该文介绍并分析了预测函数控制(PFC)的基本原理和特点,给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法,并将PFC和PID控制相结合,提出了PFC-PID串级主汽温控制策略。系统的内回路采用PID控制,内回路和主调节区对象构成PFC的广义被控对象,对广义被控对象进行拟合简化得到一阶加纯滞后对象,作为PFC的预测模型,算法简单;预测模型失配时,系统仍具有良好的控制品质,易于工程实现,具有较高实际应用价值。大量的仿真实验表明,采用PFC-PID串级控制策略的主汽温控制系统的动态品质明显优于采用PID串级控制策略的系统,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。 展开更多
关键词 PFC-PID串级控制 主汽温控制系统 火力发电厂 预测函数控制
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基于间接能量平衡的锅炉汽温GPC-PID串级控制 被引量：21
4
作者 王爽心 贺飞 +1 位作者 刘如九 马海林 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期9-16,共8页
针对电站锅炉汽温对象由于存在大惯性、大时滞、非线性和难以建立精确模型,使得传统串级PID控制算法在满足AGC负荷响应快速性和准确性方面存在较大不足等问题,基于直接能量平衡思想,提出一种间接能量平衡法(IEBM)。通过IEBM构造并预测... 针对电站锅炉汽温对象由于存在大惯性、大时滞、非线性和难以建立精确模型,使得传统串级PID控制算法在满足AGC负荷响应快速性和准确性方面存在较大不足等问题,基于直接能量平衡思想,提出一种间接能量平衡法(IEBM)。通过IEBM构造并预测整定出反映变负荷工况的导前汽温设定值,把原串级控制系统中副控制器的随动控制功能改变为定值控制,从而达到间接控制锅炉主汽温和再热汽温的目的。由于系统能及时"预测"到汽温迟延受不同负荷的影响,导前汽温成为控制的主体,采用广义预测控制策略(GPC),而主回路仍然采用PID控制器,构成新型基于多模型RBF神经网络离线辨识的IEBM-GPC-PID串级控制系统。经现场实测数据仿真结果表明,提出的方法能够明显地提升汽温的控制效果,改善控制系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 电站锅炉 蒸汽温度 间接能量平衡法 串级控制 广义预测控制
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DC/DC升压变换器串级控制 被引量：34
5
作者 吴忠 李红 +1 位作者 左鹏 刘伟志 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期110-115,共6页
为改善DC/DC升压变换器的控制性能 ,设计了一种串级结构的控制器。控制器的外环采用PI控制算法 ,以电容电压为被控量 ;内环则采用积分增益可调的PI控制算法 ,以电感电流为被控量。该种结构的控制器不但有效解决了系统非最小相位特性给... 为改善DC/DC升压变换器的控制性能 ,设计了一种串级结构的控制器。控制器的外环采用PI控制算法 ,以电容电压为被控量 ;内环则采用积分增益可调的PI控制算法 ,以电感电流为被控量。该种结构的控制器不但有效解决了系统非最小相位特性给控制器设计带来的难题 ,而且可使被控系统获得良好的动态特性 ,并对系统参数变化有着很强的鲁棒性。对DC/DC升压变换器的仿真结果表明 。 展开更多
关键词 DC/DC升压变换器 串级控制 PC控制算法
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基于MATLAB的PID算法在串级控制系统中的应用 被引量：23
6
作者 唐贤伦 仇国庆 +1 位作者 李银国 曹长修 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期61-63,共3页
串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量,因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用.对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了双容无自衡串级液位控制系统,并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在... 串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量,因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用.对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了双容无自衡串级液位控制系统,并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中.结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制,控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性. 展开更多
关键词 增量式PID 串级控制 MATLAB
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陀螺惯性平台视轴稳定双速度环串级控制的研究 被引量：20
7
作者 姬伟 李奇 杨浦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期114-119,共6页
针对光电跟踪系统视轴稳定采用由速率陀螺构成的单速度环伺服控制的不足,本文提出采用以直流测速机为测量反馈元件构成模拟速度内环,利用陀螺的“空间测速机”功能组成数字稳定外环的双速度环串级控制结构。将速度稳定环的抗摩擦力矩干... 针对光电跟踪系统视轴稳定采用由速率陀螺构成的单速度环伺服控制的不足,本文提出采用以直流测速机为测量反馈元件构成模拟速度内环,利用陀螺的“空间测速机”功能组成数字稳定外环的双速度环串级控制结构。将速度稳定环的抗摩擦力矩干扰功能和隔离载体扰动功能分开设计实现。从系统抗干扰性、鲁棒性等方面与单环控制进行了理论分析和比较。伺服控制器分别采用有源PI校正和时间最小参数自调整PID控制算法。在四轴稳定跟踪转台上的性能测试结果达到了系统要求的稳定精度,表明该方法能明显减小载体扰动造成的误差,在一定的测量噪声和加速度敏感度范围内,能够有效地隔离载体扰动,控制性能良好。 展开更多
关键词 陀螺惯性平台 视轴稳定 伺服控制 双速度环 串级控制
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基于模糊自适应Smith的SCR喷氨量串级控制系统 被引量：32
8
作者 李刚 胡森 武宝会 《热力发电》 CAS 北大核心 2014年第8期147-150,共4页
基于对选择性催化还原(SCR)反应器喷氨量控制过程大延时产生原因的分析,提出了模糊自适应Smith串级控制策略:采用Smith预估控制喷氨量;采用模糊规则在线修正PID参数。从而,使得控制器能够有效适应控制对象的变化。将模糊自适应Smith串... 基于对选择性催化还原(SCR)反应器喷氨量控制过程大延时产生原因的分析,提出了模糊自适应Smith串级控制策略:采用Smith预估控制喷氨量;采用模糊规则在线修正PID参数。从而,使得控制器能够有效适应控制对象的变化。将模糊自适应Smith串级控制与常规PID串级控制进行仿真比较,结果表明该模糊自适应Smith串级控制效果优于常规PID串级控制,并且当控制对象的模型有较大变化时,仍能够保持较好的控制品质,具有较强的适应性。 展开更多
关键词 烟气脱硝 SCR 喷氨量 串级控制 模糊规则 Smith预估
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DMC-PID串级控制在CVT速比控制系统中的应用 被引量：8
9
作者 刘金刚 周云山 +2 位作者 邹乃威 蔡源春 苏建业 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期44-48,共5页
通过分析CVT速比控制系统的结构及基本控制原理,确定该系统具有时滞弱非线性特性,论述了常规PID控制算法以及单一的DMC控制算法应用于该系统的局限性.针对这一问题,设计了DMC-PID串级预测控制算法,该算法将经过PID校正的速比控制系统作... 通过分析CVT速比控制系统的结构及基本控制原理,确定该系统具有时滞弱非线性特性,论述了常规PID控制算法以及单一的DMC控制算法应用于该系统的局限性.针对这一问题,设计了DMC-PID串级预测控制算法,该算法将经过PID校正的速比控制系统作为广义的控制对象,用DMC预测算法在线滚动优化控制参数,在优化过程中利用实测信息不断进行反馈校正,充分发挥DMC算法的超前预测性和强鲁棒性以及PID控制算法的抗干扰能力.台架实验结果表明,与常规的PID算法相比,该算法能有效减小速比跟踪过程中的波动,超调量由14%下降为4%,过渡时间由6 s缩短为4.5 s,提高了系统的动静态性能. 展开更多
关键词 串级控制 无级变速器 速比控制系统
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有源电力滤波器的双闭环串级控制 被引量：19
10
作者 唐欣 曾启明 陈伟乐 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第24期59-63,共5页
针对在有源电力滤波器中,补偿电流变化比直流电压快很多的特点,提出一种采用以电流环为内环、电压环为外环的串级控制策略。由于补偿电流是快速变化的正弦量,引入递推积分算法来消除电流环的稳态误差。通过检测电网电压和直流电压的控... 针对在有源电力滤波器中,补偿电流变化比直流电压快很多的特点,提出一种采用以电流环为内环、电压环为外环的串级控制策略。由于补偿电流是快速变化的正弦量,引入递推积分算法来消除电流环的稳态误差。通过检测电网电压和直流电压的控制直接获得期望的电网电流,简化了检测电路。利用串级控制的思想,对电流环和电压环的参数进行设计,为有源滤波器控制器参数设计提供一定的理论指导。该方法的物理意义明确,且算法的复杂度小、实时性强和容易工程实现。实验结果证明了该文方法的可行性。 展开更多
关键词 串级控制 有源滤波器 递推积分
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锅炉汽包水位系统DMC─PID串级控制仿真研究 被引量：23
11
作者 刘红军 韩璞 王东风 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第3期450-453,共4页
给出具有可测干扰系统的动态矩阵控制(DMC)算法,并结合动态矩阵控制、串级调节和PID控制三者的优点,提出了锅炉汽包水位控制系统的DMC-PID控制策略,即内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用带前馈补偿的DMC控制,可有效地... 给出具有可测干扰系统的动态矩阵控制(DMC)算法,并结合动态矩阵控制、串级调节和PID控制三者的优点,提出了锅炉汽包水位控制系统的DMC-PID控制策略,即内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用带前馈补偿的DMC控制,可有效地克服汽包水位系统的另一主要扰动-蒸汽流量的扰动,同时DMC的强鲁棒性保证了在对象特性变化的情况下仍然获得良好的调节品质。计算机仿真结果显示了该控制策略的有效性和实用性。 展开更多
关键词 动态矩阵控制(DMC) PID控制 汽包水位控制 串级控制
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磁浮列车悬浮系统的串级控制 被引量：104
12
作者 李云钢 常文森 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第2期247-251,共5页
为了消除磁浮列车的轨道共振，必须设计鲁棒性较强的悬浮控制系统．将悬浮控制系统分解为电流环和悬浮子控制系统两个串行、解耦的子系统来考虑，并应用Ｈ∞控制理论设计了电流环控制器，用时域法设计了悬浮子系统的控制器，给出了所设... 为了消除磁浮列车的轨道共振，必须设计鲁棒性较强的悬浮控制系统．将悬浮控制系统分解为电流环和悬浮子控制系统两个串行、解耦的子系统来考虑，并应用Ｈ∞控制理论设计了电流环控制器，用时域法设计了悬浮子系统的控制器，给出了所设计的控制器在一个单转向架磁浮列车上的悬浮试验结果． 展开更多
关键词 磁浮列车 悬浮系统 串级控制 H∞控制
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热力系统串级控制PID参数优化研究 被引量：10
13
作者 张立群 李东海 +1 位作者 唐多元 薛亚丽 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1848-1850,1854,共4页
提出一种稳定域约束的串级PID控制器的参数优化方法。首先根据广义H_B定理得到串级PID控制器参数的稳定域约束条件,然后利用遗传寻优算法获得ITAE性能指标最优的串级PID控制器参数,最后通过对锅炉过热汽温和火电厂主汽压力的串级控制系... 提出一种稳定域约束的串级PID控制器的参数优化方法。首先根据广义H_B定理得到串级PID控制器参数的稳定域约束条件,然后利用遗传寻优算法获得ITAE性能指标最优的串级PID控制器参数,最后通过对锅炉过热汽温和火电厂主汽压力的串级控制系统的研究,表明该方法有效且易于实现,设定值跟踪和扰动响应曲线输出平缓、超调量小、调节时间短。 展开更多
关键词 串级控制 PID控制器 过热汽温 主汽压力
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基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究 被引量：13
14
作者 叶向前 崔春雷 +1 位作者 易凤飞 方彦军 《热力发电》 CAS 北大核心 2013年第7期50-55,共6页
在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模... 在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能。以某660MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强。 展开更多
关键词 主蒸汽温度 串级控制 动态矩阵预测 DMC控制器 DMC-PID
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用RBF网络整定的火电厂主汽温PID串级控制系统 被引量：16
15
作者 刘吉臻 李建强 +1 位作者 张栾英 朱成林 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期89-92,134,共5页
火电厂主汽温具有大惯性、大迟延等特性,其动态特性随负荷而变化,采用常规的按照典型工况整定的固定参数PID串级控制难以获得满意的控制效果。为此,提出一种用RBF网络整定的PID串级主汽温控制策略,将RBF神经网络和常规PID串级控制相结... 火电厂主汽温具有大惯性、大迟延等特性,其动态特性随负荷而变化,采用常规的按照典型工况整定的固定参数PID串级控制难以获得满意的控制效果。为此,提出一种用RBF网络整定的PID串级主汽温控制策略,将RBF神经网络和常规PID串级控制相结合构成的智能PID控制器不仅具有常规PID控制器的特性,而且具有智能控制器的自学习能力,增强了系统对不确定因素的适应性。仿真研究结果表明:系统动态品质明显优于通常的PID串级控制,能适应对象参数的变化,具有较强的鲁棒性和自适应能力。 展开更多
关键词 自动控制技术 RBF网络 PID控制 主汽温控制系统 串级控制 参数整定
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无人艇航迹跟踪GPC-PID串级控制 被引量：18
16
作者 彭艳 吴伟清 +3 位作者 刘梅 国文青 李恒宇 谢少荣 《控制工程》 CSCD 北大核心 2014年第2期245-248,共4页
水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)系统存在有大惯性、长时滞、非线性、难以建立精确模型等问题,易受海浪等外界干扰的影响,采用传统的PID控制难以达到良好的航迹跟踪控制效果。为了实现更好的控制效果,基于广义预测理论,将其与... 水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)系统存在有大惯性、长时滞、非线性、难以建立精确模型等问题,易受海浪等外界干扰的影响,采用传统的PID控制难以达到良好的航迹跟踪控制效果。为了实现更好的控制效果,基于广义预测理论,将其与PID控制相结合,设计了GPC-PID串级控制器,分别控制无人艇的转艏运动和操舵运动,并采用分离式控制方案,通过航向控制间接实现无人艇的航迹跟踪控制。从matlab仿真实验结果可以看出,GPC-PID控制器具有良好的航向控制与航迹跟踪控制效果,具有响应速度快,控制精度高,鲁棒性好,抗干扰能力强等优点。 展开更多
关键词 水面无人艇 航迹跟踪控制 GPC-PID串级控制器 分离式控制
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PLC在锅炉温度串级控制系统中的应用 被引量：13
17
作者 丁晓军 虎恩典 赵涛 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第5期62-64,共3页
根据锅炉温度串级控制系统的结构与控制特点,应用MCGS(监视与控制通用系统)组态软件、S7-200PLC及多主站PPI电缆对锅炉夹套和锅炉内胆所组成的温度串级系统进行控制。实验结果表明该锅炉温度串级控制系统与普通的单回路锅炉温度控制系... 根据锅炉温度串级控制系统的结构与控制特点,应用MCGS(监视与控制通用系统)组态软件、S7-200PLC及多主站PPI电缆对锅炉夹套和锅炉内胆所组成的温度串级系统进行控制。实验结果表明该锅炉温度串级控制系统与普通的单回路锅炉温度控制系统相比,改善了过程的动态特性、提高了系统的工作频率、具有较强的抗扰动能力和一定的自适应能力,实际应用效果良好。 展开更多
关键词 S7-200 MCGS 串级控制 多主站PPI
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基于模糊串级控制的黑液浓度控制系统设计 被引量：6
18
作者 尤斌 彭晗 +1 位作者 胡慕伊 熊智新 《中国造纸学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期34-38,共5页
造纸碱回收过程中黑液浓度是典型的非线性、时变、大时滞、大惯性对象,针对这些问题探讨了模糊控制系统在黑液浓度控制中的应用,提出了基于模糊自校正PID的串级控制方案。利用模糊控制不依赖被控对象的数学模型,该控制系统将串级控制和... 造纸碱回收过程中黑液浓度是典型的非线性、时变、大时滞、大惯性对象,针对这些问题探讨了模糊控制系统在黑液浓度控制中的应用,提出了基于模糊自校正PID的串级控制方案。利用模糊控制不依赖被控对象的数学模型,该控制系统将串级控制和模糊控制优势相结合,实时调整PID控制器参数。仿真结果表明,该控制策略比常规黑液浓度串级控制具有更强的自适应能力和良好的控制品质;实际应用案例表明,黑液浓度模糊串级控制可有效控制黑液浓度。 展开更多
关键词 黑液 模糊控制 自校正 串级控制
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一类状态时滞广义串级控制系统的H_∞镇定(英文) 被引量：4
19
作者 杜昭平 岳东 +1 位作者 胡松林 张美生 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期753-759,共7页
针对一类具有状态时滞的广义串级控制系统,研究其H。。控制问题.考虑到当非零扰动作用于系统时采用静态反馈控制对于被控对象的输出具有不足性,从而将串级控制应用于具有状态时滞的广义系统中,并且建立了闭环广义串级控制系统新的模型.... 针对一类具有状态时滞的广义串级控制系统,研究其H。。控制问题.考虑到当非零扰动作用于系统时采用静态反馈控制对于被控对象的输出具有不足性,从而将串级控制应用于具有状态时滞的广义系统中,并且建立了闭环广义串级控制系统新的模型.提出的方法着重在于串级控制在广义系统中的应用.利用线性矩阵不等式方法得到了相应系统正则、无脉冲和稳定的条件,并进一步利用得到的条件给出了相应的H。。稳定控制器设计方法.最后通过仿真实例说明了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 H∞控制 广义系统 串级控制 状态时滞
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连铸过程的一种串级控制方法 被引量：4
20
作者 郭戈 乔俊飞 王伟 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期201-206,共6页
以模型降阶和内模控制为基础设计了内回路滑动水口液压系统ＰＩＤ控制器，采用模糊预测控制策略设计了外回路结晶器液位系统的串级控制器，同时对中间包重量进行了前馈补偿。该方法消除了内回路的微分冲击现象和外回路的积分累积效应，... 以模型降阶和内模控制为基础设计了内回路滑动水口液压系统ＰＩＤ控制器，采用模糊预测控制策略设计了外回路结晶器液位系统的串级控制器，同时对中间包重量进行了前馈补偿。该方法消除了内回路的微分冲击现象和外回路的积分累积效应，并克服了拉速等有色噪声扰动。实验证明该控制方法较为理想，有很高的实用价值。 展开更多
关键词 串级控制 模型降价 内模控制 连铸 滑动水口
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