离心-气压系统基于SDRE的最优保性能鲁棒控制

针对离心-气压系统,本文提出基于状态相关黎卡提方程(SDRE)的最优保性能鲁棒控制方案,实现高精度、高稳定性的气压控制.针对气压系统中存在的参数不确定性及参数未知且与状态相关的问题,首先采用自适应参数估计方法对系统未知参数进行估计,保证参数估计误差的快速收敛.基于参数估计的结果,设计了最优保性能鲁棒控制器,该控制器在参数不确定性存在的情况下仍能保证系统性能指标达到一确定的上界.然而,由于新的黎卡提方程是与状态相关的,不易求得解析解,因此,通过泰勒级数法离线逼近SDRE的最优解.所提出的控制方案不但具有较强的鲁棒性,并且具有快速、无超调、易于应用等优点.最后,仿真分析和实验结果也验证了所设计的控...

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Published in控制理论与应用 Vol. 41; no. 10; pp. 1937 - 1943
Main Authors 王敏林, 董雪明, 任雪梅
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京长城计量测试技术研究所,北京 100095%北京理工大学自动化学院,北京 100081 01.10.2024
Subjects
最优保性能鲁棒控制
optimal robust guar-anteed cost control
adaptive parameter estimation
centrifugal pneumatic system
state-dependent Riccati equation
离心-气压系统
状态相关黎卡提方程
parameter uncertainties
自适应参数估计
参数不确定性
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ISSN1000-8152
DOI10.7641/CTA.2023.20688

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Summary:针对离心-气压系统,本文提出基于状态相关黎卡提方程(SDRE)的最优保性能鲁棒控制方案,实现高精度、高稳定性的气压控制.针对气压系统中存在的参数不确定性及参数未知且与状态相关的问题,首先采用自适应参数估计方法对系统未知参数进行估计,保证参数估计误差的快速收敛.基于参数估计的结果,设计了最优保性能鲁棒控制器,该控制器在参数不确定性存在的情况下仍能保证系统性能指标达到一确定的上界.然而,由于新的黎卡提方程是与状态相关的,不易求得解析解,因此,通过泰勒级数法离线逼近SDRE的最优解.所提出的控制方案不但具有较强的鲁棒性,并且具有快速、无超调、易于应用等优点.最后,仿真分析和实验结果也验证了所设计的控制方案可以实现气压范围为1～100 kPa,随动误差低于10 Pa的高精度跟踪控制.
ISSN:1000-8152
DOI:10.7641/CTA.2023.20688