开题报告-网络教学综合平台-青岛大学.PPTVIP

Energy-Shaping and Nonlinear Control of Engineering Systems 报 告 提 纲 1 引言 2 预备知识 3 端口受控哈密顿（PCH）系统 4 PCH应用领域举例 5 PCH系统的控制方法 6 交流电机的PCH模型 7 永磁同步电机速度的PCH控制 8 基于PCH方法的异步电动机速度控制 9 PCH控制方法的扩展及应用 10 展望 1 引言 1.1 一些事实与问题 Hamilton力学是古典动力学的重要组成部分，Hamilton系统则是非线性科学的重要研究领域。PCH系统理论来自具有独立储能元件的网络系统建模，它可用于描述物理系统的动态，由此产生了基于能量成形的PCH控制方法。 PCH控制方法的主要特征是系统具有端口受控哈密顿结构，闭环系统的能量存储函数（哈密顿函数）可作为Lyapunov函数，从而使系统稳定性分析与控制器综合更容易，设计的控制器更简单、易于实现，而且具有清晰的物理意义 3 端口受控哈密顿（PCH）系统 9 PCH控制方法的扩展及应用 10 展望 建立相应的交流电机DSP控制实验平台，进行平台实验和应用研究。与其它方法进行对比研究，从而不断完善所提出的各种控制方法。 基于能量成形和PCH系统控制原理，开展交流电机的位置控制研究也是非常有应用前景的课题。 深入探讨PCH系统的轨迹跟踪控制、渐近匹配及匹配方程求解、鲁棒性与自适应、具有内部模型的调节和扰动抑制、受限控制和滑模变结构控制、功率成形等理论问题，并用以解决交流传动与伺服系统中的非线性控制问题。 基于能量成形的控制观点+基于信号变换的控制观点，将是一个新的发展方向。 PCH方法在其它领域的应用。 参考文献： 谢谢！ 7.2 MTPA控制 7.2.1 负载转矩恒定已知情况的控制器设计 （1）系统平衡点（期望轨迹）的确定 利用MTPA控制原理，得 （2）控制器设计 （3）稳定性分析 7.2.2 负载转矩恒定未知情况的控制器设计 （1）负载转矩观测器设计 （2）系统平衡点（期望轨迹）的确定 （3）控制器设计 （4）稳定性分析 阻尼参数对转速的影响 负载扰动对转速的影响 对负载转矩观测的影响 有观测器时的转速曲线 7.2.3 仿真结果与分析 8 基于PCH方法的异步电动机速度控制 8.1 负载恒定已知时的异步电机控制器设计 （1）平衡点（期望轨迹）的确定 （2）控制器的设计 8.2 负载恒定未知时的异步电机控制器设计 （1）负载观测器设计 （2）控制器设计与稳定性分析 与6.2类似 8.3 仿真结果与分析 无负载扰动时速度曲线 有负载扰动时速度曲线 有观测器时的速度曲线 负载转矩观测响应曲线 9.1 积分控制的引入及应用 我们已证明反馈控制 仍是一个PCHD系统，且稳定性保持不变。 9.2 阻尼注入新方法 （1） 用动态扩张方法增加阻尼 对于PCH系统，如果反馈控制 实现了 的渐近稳定，那么 也保证 是渐近稳定的。这里 证明： 仍为一个PCH系统，且稳定性保持不变。 新的闭环系统 （2） 通过 增益配置方法注入新阻尼 对于PCH系统，如果引入反馈控制 那么，映射 的 增益小于 。 * 于 海 生 青岛大学自动化工程学院 2013年03月29日 工程系统的能量成形与非线性控制 对于具有强非线性的实际控制问题，基于模型的现代控制理论没有给出解决方案。 实际应用中的主要趋势是基于数据的解决方案（如神经网络、模糊控制器、遗传算法等）。这些方法也许有效，但不知道为什么有效或在什么条件下有效。 新的应用是多领域的，一些结构隐藏在复杂系统当中，虽然我们可以通过物理规律揭示其结果，但互联的型式可能更重要。 系统的模型应考虑能量、耗散和互联信息，通过能量成形、互联和阻尼配置可获得传统控制的目标（稳定性、稳态和动态性能等）。 现有的各种控制方法，大多是基于信号处理观点，认为被控对象和控制器都是将输入变成输出的信号处理装置，控制目标是减小误差信号，降低扰动输入和系统未建模动态的影响。 但对象是非线性、不确定性的，控制律的求解是复杂的（Ricatti方程、Hamilton-Jacobi-Bellman PDE）。 1.2 信号处理观点 控制器的设计如何考虑系统结构信息？通过物理规律揭示系统结构；系统互联的形式更重要。 撇开信号处理观点，认为被控对象和控制器都是多端口的能量变换装置，从而将目标转向应用端口受控哈密顿（PCH, Port-Controlled Hamiltonian Sy