关键词： 研究生阶段   自适应控制   启发式教学   创新能力   提高学生的学习积极性   理论教学与实践教学   互动式   自动化领域  

摘要： 针对自动化领域研究生必修的《自适应控制》课程，采取互动式、启发式教学，理论教学与实践教学相结合，改革考核方式，融入思政元素等措施，提高学生的学习积极性和创新能力，既符合新形势下人才培养的要求，也达到了提高教学效果的目的。

关键词： 智能控制技术   履带式转载破碎机   煤矿生产  

摘要： 煤矿履带式转载破碎机作为煤炭初步加工的重要设备，其效率和稳定性直接影响到整个煤炭生产线的运行效率。该设备利用履带移动，将煤炭从采矿点转移到破碎站，同时完成初步的破碎工作，以便于后续的处理和运输。本文全面探讨了智能控制技术在煤矿履带式转载破碎机中的应用，包括自动控制系统的集成、效率优化、故障检测、远程监控及安全保障等，旨在通过智能控制技术提升设备性能和操作安全性，从而优化煤炭加工流程。

关键词： PLC技术   印刷机械设备   智能化控制  

摘要： 随着数字化技术的快速发展，印刷行业面临着从传统印刷向智能化印刷的转型。本文研究基于PLC技术的印刷机械设备智能化控制系统，通过对印刷机械设备进行智能化改造和控制算法的设计，实现对印刷过程的精确控制。文章首先介绍了印刷机械设备的发展现状和智能化控制的意义，然后重点讨论了PLC技术在印刷机械设备控制中的应用，并提出了相应的软件开发和算法设计方法，为印刷行业的智能化转型提供技术支持。

关键词： 智能控制  

ISBN: (纸本)9787504770219

摘要： 智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术、能源电力技术与电网基础设施高度集成的新型现代化电网。解决能源安全与环保问题, 应对气候变化, 是发展智能电网的核心驱动力。本书主要内容包括智能电网的基本概念、智能输配用电、智能电网的信息化、智能电网与清洁能源发电。

关键词： 三栖机器人   智能控制   跨域决策   强化学习  

摘要： 现有的多栖机器人结构复杂,控制难度大,且无法自主智能选择合适的运动模式驱动机器人执行任务。为了解决上述问题,本文设计了一种水、陆、空三栖机器人,具有结构精简、分布式控制和自主跨域运动决策的特点。 研究首先提出了一种适用于三栖机器人的机械结构,整合了轮足式驱动结构、四旋翼飞行结构以及水下差速推进结构;并通过动力学仿真和部分实物实验验证了该结构的可靠性和控制方案的有效性。 其次,推导了三栖机器人轮足结构的动力学和运动学模型,并对轮式双足机器人的结构进行了简化和近似处理。利用拉格朗日法设计了机器人动力学方程,并构建了一个简化的系统状态描述模型。 再次,设计了一种基于NSGA-Ⅱ算法的机器人结构优化方法,计算出不同情况下的最优解,有效地处理了多目标优化问题,在满足机器人性能要求的同时,实现了机械强度、能耗效率、机动性和稳定性之间的最佳平衡。 然后,设计并实现了三栖机器人的控制系统。设计了基于LQR算法的平衡控制策略实现轮足平衡控制,通过线性二次调节器计算状态反馈增益,从而实现平衡;为了四旋翼的稳定飞行,设计了基于ADRC算法的控制方法,有效地对抗外部干扰和未知因素;在水下推进控制方面,设计了一种串级PID控制策略,通过两级控制系统实现航向调整和速度控制,提高了推进效率和精度。上述控制算法都已通过仿真验证了有效性,其中轮足平衡控制经过了真实机器人运动控制实验的验证。 最后,设计了一种复杂环境下机器人跨域运动决策方法。通过使用神经网络替代Q-learning中的Q表,并构建能耗模型和决策函数,运用强化学习算法训练决策模型。经过仿真实验验证,机器人能根据输入的环境特征及自身当前状态,自主选择最合适的行进模式,有效适应地面、空中和水下的多样环境。 综上,本文为三栖机器人的设计与控制提供了理论基础和实验验证,展示了其在复杂环境中应用的广泛潜力。

关键词： 终端滑模控制   固定时间控制   预定义时间控制   非奇异控制   神经网络控制  

摘要： 对于具有扰动和不确定性的非线性系统,传统的滑模控制方法在收敛时间的估计等方面已经无法满足当今社会发展的要求。终端滑模控制方法不仅保留了传统滑模控制鲁棒性的优势,还实现了快速收敛和对收敛时间的准确估计,在控制具有扰动和不确定性的非线性系统方面展现了强大的优势。终端滑模控制与其他智能控制算法相结合来解决实际控制工程中遇到的难题,更是当前的研究热点。本文首先构造了不同的快速终端滑模面,在此基础上,将其与智能控制算法相结合,设计了基于固定时间/预定义时间的非奇异快速终端滑模控制方法,分别从奇异问题、系统模型信息未知问题、固定及预定义时间收敛问题等多个角度展开研究。本文的主要工作和创新点如下: (1)针对一类具有扰动和不确定性的非线性系统,本文提出了一种新的终端滑模控制方法,与传统的终端滑模控制相比,本文所提出的控制方法不仅保证了系统状态快速固定时间稳定,而且当系统状态远离和接近平衡点时能够实现自适应调整。 (2)在终端滑模控制中,由于等效控制器包含导致奇异问题的负幂次项和模型信息未知项,本文提出了使用情感神经网络逼近等效控制器来同时解决以上两个问题。通过Lyapunov方法证明了所设计的基于情感神经网络的复合控制器能使系统状态固定时间收敛到滑模面。仿真结果表明该控制方法具有良好的控制效果。 (3)针对一类具有扰动和不确定性的非线性系统,本文提出了一个新的预定义时间非奇异终端滑模控制方法。与已有的预定义时间滑模控制相比,本文引入一个可调参数,能够调整系统的实际收敛时间。控制器的设计中,通过引入了饱和函数解决奇异问题,并使用RBF神经网络逼近模型信息未知项。通过Lyapunov方法证明了所设计的复合控制器能使系统状态预定义时间稳定,收敛时间由使用者自己设置,与初始状态和控制器参数无关。仿真结果表明该控制方法具有良好的控制效果。 (4)在预定义时间稳定性的基础上,本文提出了一个新的预定义时间稳定引理,通过引入指数项使系统的收敛速度更快,可调参数的引入为控制器的设计提供了更多的自由度。基于该引理,将预定义时间稳定控制与滑模控制相结合,既保证了系统的鲁棒性,又实现了系统状态在到达和滑动两个阶段同时达到预定义时间稳定。通过仿真验证该控制方法具有较好的控制性能。 最后,针对所设计的控制方法,在垂直起降装置进行了实验,通过MATLAB与Labview相结合的方式,验证了所提方法在实物平台上的控制效果。

关键词： 交直流混合微电网   虚拟同步发电机   虚拟直流电机   下垂控制   自适应控制  

摘要： 随着分布式电源的发展以及负荷类型的不断变化,交直流混合微电网得到广泛关注与研究。由于混合微电网具有低惯性、低阻尼的特点,加之分布式电源的随机性与间歇性,易导致系统母线电压、频率产生波动。为了解决这一问题,本文在混合微网应用背景下,对虚拟电机控制技术进行研究,通过模拟传统电机运行特性,将转动惯量和阻尼,以算法形式引入到微电网变流器之中,有效提高了微电网的抗扰动能力,显著提升微电网运行稳定性。具体工作安排如下: 首先,阐释了交直流混合微电网拓扑结构以及控制方式,推导虚拟电机技术在交流微网与直流微网下的数学模型、分析虚拟电机控制策略工作原理、说明虚拟调速环节以及虚拟励磁环节设计的理论依据。 然后,针对交直流混合微电网在工况变化时,缺乏惯性和阻尼,导致波动较大,影响系统稳定性的问题。分别设计了交流侧虚拟同步发电机控制策略、直流侧虚拟直流电机控制策略;建立小信号模型,研究转动惯量、阻尼系数等关键参数变化对系统功率、频率响应特性与稳定性的影响、通过仿真验证虚拟电机控制策略能够有效抑制工况变化时母线电压与频率的波动;针对传统虚拟同步发电机技术参数固定的局限性,微电网电压、频率波动的控制效果并未达到理想状态的问题。参考同步发电机功角曲线以及转子角频率振荡曲线,根据系统频率变化率以及偏差量之间的耦合关系分析系统运行趋势,选取转动惯量与阻尼系数的大小,设计一种可变参数虚拟同步发电机控制策略,通过仿真验证所提出的自适应虚拟同步发电机控制策略能够在传统虚拟同步发电机控制方式的基础上进一步减少振荡时间并降低超调量。 最后,在交直流混合微电网实验平台中,对交流子网和直流子网采用虚拟电机控制策略,设置并网模式与离网模式两种不同工况,实验讨论虚拟电机控制技术下混合微电网的功率输出特性,证明了在交直流混合微网背景下虚拟电机控制技术的有效性。

关键词： 容错控制   自适应控制   反步技术   预设性能   执行器故障  

摘要： 随着社会的发展,非线性系统变得越来越复杂,往往伴随着约束和不确定性,如果执行器长期运行或者受到外部影响,不可避免地会发生故障.假如忽视系统的约束条件和执行器故障,原有的控制器可能会无法实现控制目标,甚至系统不能稳定运行,那么系统的可靠性和安全性就无法得到保证.因此,研究设计容错控制器使得受限不确定系统在发生执行器故障时仍能达到所期望的控制目标是十分必要的.论文针对几类受限不确定非线性系统,结合反步技术设计自适应容错控制器.主要研究成果如下: 1.具有执行器故障和死区输入的非线性系统的预设性能自适应容错控制 研究具有执行器故障和死区输入的非线性系统的预设性能自适应容错控制问题.在执行器故障和死区输入共存的条件下,提出了一种新的控制方法,使系统输出能够在规定的性能条件下遵循期望的参考轨迹.利用神经网络来逼近未知的非线性函数,并设计了一个状态观测器来估计不可测量的系统状态.为了将受预设性能条件约束的跟踪误差转换为无约束信号,采用了坐标变换进行处理.在反步设计中引入了命令过滤器,并且最终设计了一个容错控制器来满足控制目标.通过一个应用实例验证了该控制方法的有效性. 2.具有未知控制方向和输出约束的非线性系统的自适应容错跟踪控制 研究具有未知控制方向和输出约束的非线性系统的自适应容错跟踪控制问题.首先,针对具有执行器故障的严格反馈非线性系统,采用了反步法设计自适应容错控制器,并且在反步过程中设计了命令滤波器以避免复杂度爆炸的问题.其次,利用障碍Lyapunov函数方法消除了非对称输出约束的影响.为了避免未知控制方向对控制效果的影响,引入了 Nussbaum增益技术构造控制器使得被控系统在控制输入系数符号未知的情况下也能达到期望目标.最后,通过一个仿真例子验证了所提控制方法的有效性. 3.基于扩张状态观测器的非线性系统的预设性能自适应容错控制 研究基于扩张状态观测器的非线性系统的预设性能自适应容错控制问题.针对一类具有外部扰动的严格反馈非线性系统,基于扩张状态观测器设计了一个预设性能自适应容错控制器.利用总扰动的思想,设计了一个扩张状态观测器来观测扰动.通过一个同胚映射,使得误差系统转化为无约束系统.采用反步法,设计了合适的自适应容错控制器使得系统能够在发生故障时仍能满足预先给定的瞬态和稳态性能条件.通过一个数值仿真验证了所提控制方法的有效性.