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舰船操纵最优数字状态反馈控制系统研究

舰船操纵最优数字状态反馈控制系统研究曾连荪,陈剑夫(华东船舶工业学院综合技术研究所江苏镇江212003)摘要:本文首先研究了数字状态观测器理论.探讨了采用微型计算机构造数字状态观测器的算法及其软、硬件实现技术.最后借助于数字状态观测器.对舰船运动状态进行模拟实时在线观测.实现了舰船操纵最优数字状态反馈控制.关键词:船舶操纵;微型计算机;计算机应用;最优控制;状态观测器中国法分类号:TP273众所周知,舰船运动的操纵性能是衡量舰船战术性能的一个重要指标。操纵性能的好坏不仅直接影响舰船的速度和安全性,并与节能有密切的关系。传统的舰船操纵PID控制受到超调量与过渡过程这一对矛盾的影响,采用自适应控制又因舰船航行海况复杂,其控制的鲁棒性能难满足[‘-‘]。本文研究了数字状态观测器理论及其微型计算机实现算法和软、硬件,还研究了采用数字状态变量对舰船操纵最优反馈控制的性能。1数字状态观测器理论及其微型计算机实现1.1数字状态观测器原理[‘·...  (本文共7页) 阅读全文>>

《吉林化工学院学报》1980年40期
吉林化工学院学报

状态观测器

0引言控制的目的一是改善系统的稳定性;二是在干扰存在、参数变动情况下使系统跟随目标值.为达到以上控制要求,古典控制方法采用的是输出反馈,而利用现代控制理论设计反馈控制系统则采用状态反馈.因此,可以说现代控制理论的基础是状态反馈问题.状态变量的选取和确定是至关重要的.设计位置控制系统时,通常选取负荷的位置y(t)作为状态x1(k)、速度y(t)作为状态x2(k),因为负荷的位置容易测量,检测元件的造价较低.而对于测速系统来说,检测元件的成本是很高的.对于有些复杂系统,往往无法直接观测相应的状态.在控制对象的状态无法观测,或者观测状态所需的测量元件造价过高时,利用控制对象的输入和输出间接地推定相应的状态变量,称为状态观测器.1状态观测器的设计系统的状态方程式为x(k+1)=Ax(k)+bu(k)(1)y(k)=cx(k)(2)上式中A,b,c为已知的系数矩阵.如果x(k)可以直接观测,则可以通过(3)式u(k)=fx(k)(3)实现...  (本文共4页) 阅读全文>>

《炼油化工自动化》1986年03期
炼油化工自动化

状态观测器的设计及计算机仿真研究

状态反馈是现代控制理论中分析设计线性系统的一个重要方法。但对于完全能控的线性定常系统,若通过线性反馈进行极点配置或使系统在二次型性能指标下实现最优控制,则要全部状态变量都可直接测量,可是系统内部的状态变量并不是都能直接测得的。而由L uenberger提出的状态观侧器理论,则解决了在确定条件下系统的状态重构间题。 本文首先简述状态观测器原理,其次对程序设计有关问题作了阐述。使用本程序,用户只买愉入系统的状态方程及所希望的伊点,即可物出观测器的状态方程。同时,误差曲线的仿真能使用户了解重构状态的动态跟踪过程,为用户分析系统、设置观测器极点提供了方便。最后给出观测器设计的应用实例。 一、观侧舒基本原理简述〔1〕 1。N维观浏器 设已知单输入单输出n阶受控系统万二(A,b,CT)即:X=AX+buY二CTX(1)r人T孟L当系统可观测时,若记 n 一J、扩,CC:!当系统:可观,即:·ank{ CTA”一’时,系统可构造一个观测器,与...  (本文共6页) 阅读全文>>

《自动化与仪表》1950年40期
自动化与仪表

自适应状态观测器及其应用

自适应状态观测器及其应用张志君,董文葆对多输入输出系统自适应状态观测器进行了研究,并将其应用到常压精馏装置上进行干点的在线实时估计,仿真结果令人满意。关键词:自适应,状态观测器,多变量系统,精馏AnSelf-AdaptationStateObserverandApplication¥ZhangZhijun;DongWenbaoAbstract:Wehavestudiedtheself-adaptationstateobserverofmultipleinput/outputsystemandappliedittonormalatmosphererecticationdevicetocompletetheon-tinerealtuineestimationitsemulationresultissatisified.Keywords:self-adaptationstateobservermultiplevarietysystem...  (本文共6页) 阅读全文>>

《应用数学学报》1987年01期
应用数学学报

广义控制系统状态观测器的结构

在广义控制系统的设计中,经常会遇到状态反馈问题.如极点配置和二次性能指标的最优控制都是状态反馈.可是在实际系统中,直接量测的是输出,而状态通常不能直接量测.从而知道状态反馈是物理上不能实现的.已知在正常系统中,解决这一问题的方法是重构状态—即通过一个被称为状态观测器的动态系统来实现它.因此对广义系统亦可期望通过状态观测器来获得状态反馈中的状态.文献〔11曾为广义系统具体设计了降阶正常状态观测器,为了理论上的完整性,本文又讨论了广义系统状态观测器的结构—即状态观测器的结构参数所满足的代数条件.在此基础上,不但证明了降阶正常状态观测的存在性,而且给出了状态观测器阶数的下界.预备知识 设广义系统为: E分一Ax+B。, ,~Cx,(1 .1)其中x〔R,是状态,口〔砰是控制,y〔R,是输出,E,A,B,c是适当维数常阵,且det(沼一A)葬。,rankE~入(刃:,刀:)能控礴二务rank(万,刀)=,. (ii)系统.(l·1)的对...  (本文共4页) 阅读全文>>

《机床与液压》1993年02期
机床与液压

电液位置伺服系统一维数字加速度状态观测器及其应用

1引言 电液位置伺服系统中加速度反馈对进一步拓宽系统频带,改善系统性能有很大的作用。过去电液位置伺服系统实践中,加速度信号的获取常采用压差传感器方式。这种方法是利用马达(缸)两腔的压差来近似加速度状态。它在应用中有两个主要缺点:①由于它是测量压差,故传动机构中的摩擦力矩及静、动摩擦的变化等容易造成压力的波动,从而引入大量的噪音干扰,甚至淹没真实的加速度状态信息。这种干扰可能使某些现代控制技术丧失预期效果,因此这种方法很难获得理想的效果。②压差传感器后必须接载波放大器,硬件线路复杂,可靠性受到影响。近些年来,状态观测器的应用引起了很大兴趣。为了减小硬件复杂度,常采用降维观测器来获取电液位置伺服系统的加速度信号,但对于电液位置伺服系统来说,这种降维观测器是二阶的。由于状态观测需要一定时间,阶次高的状态观测器不仅实现复杂,而且观测速度难以提高。从目前现状来看,还没有一个比较理想的加速度信号获取方法。为此本文针对这一问题,给出一种新的观...  (本文共6页) 阅读全文>>