基于Unreal Engine/Simulink的现代控制理论综合实验仿真设计

1

作者 方星 闻继伟 +1 位作者 赵顺毅 刘飞 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第7期77-81,共5页

针对现代控制理论课程中对控制算法设计和仿真的教学需求,设计了一套基于Unreal Engine/Simulink的综合实验仿真方案。该方案以无人船为研究对象,要求学生利用小扰动定理建立无人船在平衡点附近的线性模型,并采用经典线性控制算法设计... 针对现代控制理论课程中对控制算法设计和仿真的教学需求,设计了一套基于Unreal Engine/Simulink的综合实验仿真方案。该方案以无人船为研究对象,要求学生利用小扰动定理建立无人船在平衡点附近的线性模型,并采用经典线性控制算法设计控制器,模拟无人船的控制问题。通过Unreal Engine构建虚拟海洋环境,模拟无人船航行、海浪等工况,实时解算无人船状态并传输至Simulink;利用Simulink搭建无人船的控制算法,求解实时控制信号并反馈给Unreal Engine。该综合实验仿真方案有效加深了学生对现代控制理论的理解,培养学生理论联系实际,解决复杂工程问题的能力。 展开更多

关键词 Unreal Engine/Simulink联合仿真 现代控制理论 线性控制算法 综合实验仿真 无人船

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基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究 被引量：2

2

作者 马幼捷 杨清 +3 位作者 周雪松 王博 王福森 王馨悦 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期121-132,共12页

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器... 直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。 展开更多

关键词 直流微电网 低压接口变换器 扩张状态观测器 线性自抗扰控制 LYAPUNOV理论

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风力发电机组优化变桨距控制研究 被引量：12

3

作者 何玉林 罗敏 +2 位作者 谢双义 钟祥 金鑫 《中国电力》 CSCD 北大核心 2013年第3期19-23,共5页

风速变化的随机性和风力机叶轮巨大的转动惯量导致风力发电机对风速突然变化的动态响应通常都是时间滞后的,这可能会使叶轮转速和输出功率出现较大波动。基于线性二次高斯(LQG)优化控制理论提出变桨距优化控制方法,与传统的PI变桨距控... 风速变化的随机性和风力机叶轮巨大的转动惯量导致风力发电机对风速突然变化的动态响应通常都是时间滞后的,这可能会使叶轮转速和输出功率出现较大波动。基于线性二次高斯(LQG)优化控制理论提出变桨距优化控制方法,与传统的PI变桨距控制相比,可以抑制叶轮转速和功率波动。以2 MW变速变桨风力发电机组为实验对象,采用FAST-MATLAB/Simulink联合软件平台分别对LQG优化变桨距控制和传统PI变桨距控制进行仿真分析,证明LQG优化变桨距控制在抑制叶轮转速和功率波动方面的有效性。 展开更多

关键词 风力发电机组 变速变桨控制 状态估计 线性二次高斯控制理论

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离散非线性时变凸多面体系统族的鲁棒正不变集 被引量：7

4

作者 蒋卫华 黄琳 楚天广 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期631-636,共6页

动态系统的状态约束和控制约束等问题可归结为状态空间中某些集合的正不变性 .利用混合单调分解方法研究离散非线性、时变凸多面体系统族的线性状态约束集合的鲁棒正不变性 .对由矩阵凸多面体和加性区间扰动描述的线性时变离散系统族 ,... 动态系统的状态约束和控制约束等问题可归结为状态空间中某些集合的正不变性 .利用混合单调分解方法研究离散非线性、时变凸多面体系统族的线性状态约束集合的鲁棒正不变性 .对由矩阵凸多面体和加性区间扰动描述的线性时变离散系统族 ,得到了鲁棒正不变集的充分必要条件 ;对非线性系统族则得到有关充分条件 .这些条件均由系统族的顶点表述 ,易于检验 .同时给出示例 . 展开更多

关键词 离散系统族 鲁棒正不变集 混合单调分解方法 顶点检验

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水轮机调节系统非线性扰动解耦控制 被引量：20

5

作者 方红庆 沈祖诒 吴恺 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期151-155,共5页

该文针对水轮机调节系统非线性、时变、非最小相位的特点,采用微分几何非线性控制理论中的扰动解耦控制方法,设计了水轮机调节系统的非线性扰动解耦控制策略。在新控制策略中,除了机组转速偏差外,接力器行程偏差和有压引水系统水压力的... 该文针对水轮机调节系统非线性、时变、非最小相位的特点,采用微分几何非线性控制理论中的扰动解耦控制方法,设计了水轮机调节系统的非线性扰动解耦控制策略。在新控制策略中,除了机组转速偏差外,接力器行程偏差和有压引水系统水压力的变化也是控制信号的一部分。仿真结果表明该控制策略能有效的改善水轮机调节系统的动态性能,增强其鲁棒性和抗强干扰的能力。 展开更多

关键词 水轮机 调节系统 微分几何 非线性控制理论 非线性扰动解耦控制

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离散时滞线性凸多面体系统族的鲁棒正不变集 被引量：2

6

作者 蒋卫华 姜永艳 宣丽娟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期845-847,共3页

动态系统的状态约束和控制约束等问题可归结为状态空间中某些集合的正不变性,这样系统族的线性状态约束问题为研究系统族的动态行为提供了一条新的途径.本文利用混合单调分解方法来研究离散时滞线性凸多面体系统族的线性状态约束集合的... 动态系统的状态约束和控制约束等问题可归结为状态空间中某些集合的正不变性,这样系统族的线性状态约束问题为研究系统族的动态行为提供了一条新的途径.本文利用混合单调分解方法来研究离散时滞线性凸多面体系统族的线性状态约束集合的鲁棒正不变性.对由矩阵凸多面体和区间扰动所描述的离散时滞线性时变系统族,得到了鲁棒正不变集的充分必要条件,并给出了证明以及两个推论.且这些条件均由系统族的两个顶点描述,易于检验. 展开更多

关键词 离散时滞系统族 鲁棒正不变集 混合单调分解方法 顶点检验

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粘弹性阻尼结构的现代控制理论分析 被引量：7

7

作者 徐赵东 赵鸿铁 +1 位作者 郭迎庆 周云 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 2000年第2期108-111,共4页

将粘弹性阻尼结构看作一控制系统 ,分别用开尔文模型和标准固体模型模拟粘弹性阻尼器所产生的非线性力 ,将粘弹性阻尼结构的运动微分方程用状态空间法来描述 ,然后用 MATLAB中的 SIMUL INK工具箱进行动态仿真 ,得出粘弹性阻尼结构的动... 将粘弹性阻尼结构看作一控制系统 ,分别用开尔文模型和标准固体模型模拟粘弹性阻尼器所产生的非线性力 ,将粘弹性阻尼结构的运动微分方程用状态空间法来描述 ,然后用 MATLAB中的 SIMUL INK工具箱进行动态仿真 ,得出粘弹性阻尼结构的动力反应 。 展开更多

关键词 粘弹性阻尼结构 现代控制理论 抗震

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系列伺服作动器动态加载系统及其控制策略 被引量：4

8

作者 游有鹏 荣亮 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2018年第4期447-452,共6页

针对系列多型号伺服作动器系统的动态加载试验需求,设计了一种由直线电机与液压增力模块构成的新型加载系统,并基于AMESim/MATLAB联合仿真模型研究了系统的加载控制策略:采用多闭环与前馈复合控制提高加载系统力控制精度并改善相位滞后... 针对系列多型号伺服作动器系统的动态加载试验需求,设计了一种由直线电机与液压增力模块构成的新型加载系统,并基于AMESim/MATLAB联合仿真模型研究了系统的加载控制策略:采用多闭环与前馈复合控制提高加载系统力控制精度并改善相位滞后;基于结构不变性理论对伺服作动器的位移输出信号进行前馈补偿并抑制多余力.仿真结果表明,该加载系统方案能够有效抑制多余力,减小系统相位滞后,提高力加载精度,保证加载系统具有良好的整体性能,并可灵活地满足不同载荷、不同频率的加载测试需求. 展开更多

关键词 伺服作动器 动态加载 直线电机 增力模块 复合控制 多余力 结构不变性原理 前馈补偿 联合仿真

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基于浸入与不变理论的交流异步电机自适应位置跟踪控制 被引量：4

9

作者 刘乐 高杰 +1 位作者 强嘉萍 丁素艳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期2594-2606,共13页

为了提高交流异步电机在参数摄动和负载扰动下的位置跟踪控制性能,该文提出一种基于浸入与不变(I&I)理论的自适应控制方法。首先,通过构造非线性扩张状态观测器(NLESO)对系统的负载扰动进行动态观测,提高系统的跟踪控制精度;其次,基... 为了提高交流异步电机在参数摄动和负载扰动下的位置跟踪控制性能,该文提出一种基于浸入与不变(I&I)理论的自适应控制方法。首先,通过构造非线性扩张状态观测器(NLESO)对系统的负载扰动进行动态观测,提高系统的跟踪控制精度;其次,基于I&I理论对系统的摄动参数设计自适应估计器,实现参数估计值渐近收敛到真实值;再次,基于I&I理论分别完成交流异步电机位置和磁链跟踪控制器的设计,实现对系统给定值的精确跟踪控制;最后,将该文所提方法与动态面控制(DSC)方法和I&I控制方法进行仿真及实验对比研究,结果验证了该文所提方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 交流异步电机 自适应位置跟踪控制 浸入与不变理论 非线性扩张状态观测器

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用前馈加反馈控制实现输出跟踪 被引量：3

10

作者 杨涤 冯文剑 吴瑶华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第1期84-90,共7页

本文提出一种前馈加反馈模型跟踪控制方案,使得线性时不变装置输出对参考模型系统输出具有良好的跟踪特性。根据这种控制方案形成的控制器由参考模型系统状态(或估计状态)的前馈和受控装置状态(或估计状态)反馈两部分组成。前馈增益和... 本文提出一种前馈加反馈模型跟踪控制方案,使得线性时不变装置输出对参考模型系统输出具有良好的跟踪特性。根据这种控制方案形成的控制器由参考模型系统状态(或估计状态)的前馈和受控装置状态(或估计状态)反馈两部分组成。前馈增益和反馈增益计算简单且设计过程高度程序化。一个设计实例显示了这种控制方案的优越性。 展开更多

关键词 输出跟踪 参考模型系统 控制系统

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基于准相匹配线性电光效应的激光偏振态操控 被引量：2

11

作者 钟东洲 王玉青 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期555-562,共8页

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E_0、晶体占空比D和温度T_0非常敏感;若T_0为27... 基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E_0、晶体占空比D和温度T_0非常敏感;若T_0为273 K,D为0.25、0.5和0.75,随着E_0的增加,输出偏振态成周期性演变;当D为0.5,且T_0为263 K、293 K和313 K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计. 展开更多

关键词 激光技术 激光偏振态控制 邦加球理论 准相位匹配线性电光效应 周期性极化铌酸锂晶体

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具有结构不确定性系统的鲁棒H_∞控制 被引量：3

12

作者 杨富文 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期61-68,共8页

本文研究具有结构不确定性系统的鲁棒H∞状态反馈控制问题，这个问题的解涉及到一个代数Riccati方程．通过分析，这个问题的解与一个辅助的线性时不变系统的H∞状态反馈控制问题的解是等价的．把这一结果用于求解具有结构不确定性系统... 本文研究具有结构不确定性系统的鲁棒H∞状态反馈控制问题，这个问题的解涉及到一个代数Riccati方程．通过分析，这个问题的解与一个辅助的线性时不变系统的H∞状态反馈控制问题的解是等价的．把这一结果用于求解具有结构不确定性系统的鲁棒H∞动态输出反馈控制问题，很方便地给出只需求解两个代数Riccati方程的鲁棒H∞动态输出反馈控制问题的解． 展开更多

关键词 不确定性系数 反馈控制 鲁棒H∞控制

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基于参数辨识的DTP-PMSM无传感器控制 被引量：1

13

作者 王帅 张会林 张建平 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第9期82-85,91,共5页

针对双三相永磁同步电动机(DTP-PMSM)在受到外界和电机内部影响时,会出现电气参数变化和传感器精度下降的问题,提出一种带参数辨识的无传感器控制方案。该方案通过MRAS来实现电阻和电感的在线辨识,为了减小谐波的影响,将其推广到静止坐... 针对双三相永磁同步电动机(DTP-PMSM)在受到外界和电机内部影响时,会出现电气参数变化和传感器精度下降的问题,提出一种带参数辨识的无传感器控制方案。该方案通过MRAS来实现电阻和电感的在线辨识,为了减小谐波的影响,将其推广到静止坐标系中,采用Popov超稳定性理论设计出新的自适应律,并使用BP神经网络来优化自适应律的增益,实现增益的在线调节,提高系统的辨识精度。此外,为进一步提高系统的鲁棒性,提出了一种基于线性扩张状态观测器和滑模控制相结合的改进锁相环,通过Lyapunove函数证明其稳定性。仿真结果表明,提出的方法能够实现对电气参数的准确辨识,提高系统控制性能。 展开更多

关键词 参数辨识 Popov超稳定性理论 BP神经网络 线性扩张状态观测器 滑模控制

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一种有限对象集的输入通道任意增益/相角裕度调节方法

14

作者 武杰 孙秀霞 董文瀚 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期2726-2731,共6页

针对一类有限多输入多输出线性时不变对象集,提出了一种调节输入通道增益/相角裕度的方法。首先针对单个对象,采用连续线性二次调节器理论设计状态反馈控制器;进而利用周期控制方法设计一个针对有限对象集的线性周期控制器。该控制器可... 针对一类有限多输入多输出线性时不变对象集,提出了一种调节输入通道增益/相角裕度的方法。首先针对单个对象,采用连续线性二次调节器理论设计状态反馈控制器;进而利用周期控制方法设计一个针对有限对象集的线性周期控制器。该控制器可使有限对象集的所有反馈控制回路在输入通道同时实现任意大的增益裕度和直到90°的相角裕度。仿真结果表明了所设计控制器的有效性。 展开更多

关键词 线性周期控制器 连续线性二次调节器理论 状态反馈 增益裕度 相角裕度

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基于Lyapunov方法T-S模糊系统的H_∞控制

15

作者 苏晓明 郑伟 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2009年第3期345-350,共6页

针对Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统,研究了H∞状态反馈控制器的设计问题.利用Lyapunov稳定性理论,采用线性矩阵不等式(LM I)技术,以矩阵不等式和线性矩阵不等式(LM Is)的形式给出2个新的确保T-S模糊系统存在H∞状态反馈控制器的充分条件.... 针对Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统,研究了H∞状态反馈控制器的设计问题.利用Lyapunov稳定性理论,采用线性矩阵不等式(LM I)技术,以矩阵不等式和线性矩阵不等式(LM Is)的形式给出2个新的确保T-S模糊系统存在H∞状态反馈控制器的充分条件.已有的结果没有考虑各个子系统之间的联系,致使所得的条件过于保守,而所提出的方法充分考虑了每个模糊子系统之间的联系,所得到的条件具有更大的宽松性.数值算例说明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 T-S模糊系统 线性矩阵不等式 矩阵不等式 H∞控制 状态反馈 LYAPUNOV函数 LYAPUNOV稳定性理论 子系统

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现代控制论中能控性定理证明方法之比较

16

作者 杨君锐 《西安矿业学院学报》 北大核心 1996年第2期199-202,共4页

就目前在现代控制论科教书中关于战性定常系统的状态能控性的几种常用证明方法提出异议，阐述看法并进行比较。

关键词 控制论 能控性定理 证明法

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复杂网络在路形拓扑结构下可控的充要条件 被引量：7

17

作者 晁永翠 纪志坚 +1 位作者 王耀威 董洁 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期577-582,共6页

分析了在路形拓扑结构下复杂网络的可控性问题。把系统的邻接矩阵进行适当分解,找到邻接矩阵的各子矩阵之间在特征值和特征向量上的关系,进而基于PBH(Popov-Belevitch-Hautus)判据,得到了复杂网络在路形拓扑结构下系统可控的充要条件。... 分析了在路形拓扑结构下复杂网络的可控性问题。把系统的邻接矩阵进行适当分解,找到邻接矩阵的各子矩阵之间在特征值和特征向量上的关系,进而基于PBH(Popov-Belevitch-Hautus)判据,得到了复杂网络在路形拓扑结构下系统可控的充要条件。特别地,当控制节点为任意的某一个或多个节点时,给出了路图可控的判别方法。此外,文中提出了不可控特征值的概念,并给出了相应特征值的具体表达形式。文中2个主要定理通过算例进行验证,算例结果与定理结论一致。 展开更多

关键词 复杂网络 可控性 图论 拓扑 线性定常系统 特征值 特征向量 控制系统

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矿坑涌水量随机序列的状态空间实时预报模型

18

作者 叶艳妹 《成都地质学院学报》 CSCD 1991年第3期80-88,共9页

针对很多矿坑涌水量受控于降雨量,含水系统具有时变性,引进现代控制论,建立了状态空间实时预报模型。并对某矿涌水量进行了预报,获得了令人满意的结果。文章还分析了该模型对不同类型水文地质条件的实时跟踪能力和适应能力。

关键词 矿坑涌水 水量 状态空间模型 预测

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状态空间形式下的H^∞优化控制问题（一） 被引量：2

19

作者 刘频 王正志 张良起 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第4期358-364,共7页

本文给出了控制系统的H~∞优化控制解的完全状态空间设计方法,该方法便于计算机辅助设计,也便于系统的更进一步综合与分析。

关键词 控制系统 优化控制 状态空间

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具有有限连续丢包网络控制系统的最优线性估值器 被引量：4

20

作者 陈海霞 孙书利 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1317-1324,共8页

本文研究了观测数据和控制输入数据传输具有有限连续丢包的线性离散随机系统的最优估计问题.利用两个满足Bernoulli分布的随机变量来分别描述从传感器到估值器和从控制器到执行器之间的数据丢包现象.通过引入两组新的变量,将原系统转化... 本文研究了观测数据和控制输入数据传输具有有限连续丢包的线性离散随机系统的最优估计问题.利用两个满足Bernoulli分布的随机变量来分别描述从传感器到估值器和从控制器到执行器之间的数据丢包现象.通过引入两组新的变量,将原系统转化为一个带有随机参数的系统.利用射影理论,提出了线性最小方差最优线性估值器,包括滤波器、预报器和平滑器.最后研究了稳态线性估值器,并给出了稳态存在的一个充分条件.仿真例子验证了算法的有效性. 展开更多

关键词 有限连续丢包 最优线性估值器 射影理论 稳态估值器 网络控制系统

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