怎樣的受控對象更好控制?——基于能控度視角的探索.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩127頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、控制論是一門關于在動物和機器中控制與通信的科學。從人類社會活動中萃取控制原理與方法是開展控制科學研究的重要手段。本文從控制系統一體化設計在工程可行性方面遇到的挑戰(zhàn)出發(fā),分析提取出“怎樣的受控對象更好控制?”的控制科學問題。針對這一問題,受人類社會中控制任務開始階段“遴選受控對象”方法的啟發(fā),就線性定常系統,提出了“能控度更高的對象更好控制”的猜想。論文圍繞這一猜想從理論和工程兩個方面做了深入的分析和研究,主要內容如下:
  1、分

2、析萃取了“更好控制的對象”的實際內涵,給出了“同樣反饋控制策略設計方法下,閉環(huán)效果更好,或閉環(huán)效果相當、反饋增益更小”的受控對象是“更好控制的對象”的定義。同時,分析得到了可用于衡量“更好控制”程度的指標(控制性設計指標)必須具備的性質。在此基礎上,結合能控度的控制工程意義,提出了“能控度可以作為線性定常系統的一種局部控制性設計指標”的控制學猜想,并給出證明這一猜想的分析論證方案構架。
  2、根據上面給出的分析論證構架,分別針對

3、一類線性控制理論問題和風力機最大功率點跟蹤(MPPT)控制問題,對所提“能控度猜想”做了深入的分析與驗證。研究結果表明:就所探討的問題而言,前述“能控度猜想”是成立的。亦即,對這些問題來說,能控度較高的受控對象,其閉環(huán)控制效果較好,同時反饋增益也有可能較小。其具體研究進展包括:
  (1)研究了參數攝動裕度能控度對LQR控制性能的影響。首先,從二次最優(yōu)性能指標和控制器增益兩方面,探討了參數攝動裕度能控度在冗余LQR控制中的影響。針

4、對具有冗余輸入的系統設計LQR控制器,分別討論了參數攝動裕度能控度與二次最優(yōu)性能指標、控制器增益之間的變化關系。
  研究結果表明:參數攝動裕度能控度越大的系統,二次最優(yōu)性能指標越小。同時,進一步的分析也表明:隨著參數攝動裕度能控度增加,LQR控制器增益有可能會減少。另外,對于兩類特殊的系統,推導出了參數攝動裕度能控度嚴格增加是二次最優(yōu)性能指標嚴格降低的充要條件。綜上所述,更高的參數攝動裕度能控度一定程度上能帶來更好的控制性能。<

5、br>  (2)研究了能量能控度對LQR控制性能的影響。類似地,首先從二次最優(yōu)性能指標和控制器增益兩方面,探討了能量能控度對無限時間冗余LQR控制的影響。針對具有冗余輸入的系統設計LQR控制器,研究了能量能控度與二次最優(yōu)性能指標、控制器增益之間存在的變化關系。
  研究結果表明:能量能控度更高的系統,具有更小的二次最優(yōu)性能指標。同時,進一步的分析也表明:隨著能量能控度的增加,LQR控制器增益有可能會減少。另外,通過研究能量能控度對

6、有限時間冗余控制的影響,也表明能量能控度更高的系統具有更好的LQR控制性能。
  (3)研究了上述兩類能控度指標與風力機系統MPPT控制性能指標——風能捕獲效率的變化關系。首先,基于簡化氣動方程和運動方程的線性化模型,分別推導出了兩類能控度指標與風力機結構參數的函數關系。通過靈敏度分析發(fā)現:對于上述兩類能控度指標,均呈現出轉動慣量越小,風力機能控度越大的規(guī)律。進一步,通過仿真探討了兩類能控度指標與風力機風能捕獲效率的變化關系。仿真

7、結果表明,在相同的MPPT控制策略下,能控度更高的風力機能夠獲得更高的風能捕獲效率。
  (4)提出了一種基于能控度指標進行受控對象結構優(yōu)化設計的方法。并以風力機系統作為應用背景,分別建立了以參數攝動裕度能控度和能量能控度作為優(yōu)化指標,風力機結構參數為設計變量的優(yōu)化模型。通過風力機專業(yè)仿真軟件Bladed和MATLAB驗證了該優(yōu)化設計方法的有效性。進一步,通過比較發(fā)現,能量能控度的優(yōu)化效果更好。
  (5)針對中低速風場的隨

8、機特點,研究了考慮帶有隨機干擾的線性系統的能量能控度指標。提出了兩個新的能量能控度指標,并以風力機系統為應用背景,通過仿真驗證了新的能控度指標的增大能提高風力機MPPT控制性能。另外,對現有的能控度指標與本文提出的指標進行了對比,結果表明本文提出的能控度指標的適用性更好。
  以上研究結果表明:對線性定常系統的線性控制策略而言,在局部優(yōu)化意義上的“能控度高的對象更好控制”這一猜想在較大的范圍內成立是可能的。這說明將能控度用于受控對

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論