面向高頻動態控制的分頻組合控制方法研究

《面向高頻動態控制的分頻組合控制方法研究》是依託南京理工大學，由蔡晨曉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向高頻動態控制的分頻組合控制方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔡晨曉
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

本項申請旨在探索高頻動態控制的新方法，以應對實際工程對控制精度與品質要求日益增高的挑戰。這一挑戰使得忽略高頻動態的降階控制方法難以達到理想效果。因此，如何拓展新的方法成為一個重要的研究課題。目前，不忽略高頻而降階的有效方法是奇異攝動法：它針對一類動態快慢分明的系統，在不同時間尺度上對系統強行解耦達成快慢分解來降階，但並不忽略快動態而是分別對快慢降階子系統做設計，然後進行組合校正來形成全系統控制器。然而，當系統動態變化欠分明時，無法實施快慢強行解耦，因而該方法難以用於一般系統。因此，本項申請在深入借鑑和發掘奇異攝動思想頻域意義基礎上，提出一類新型分頻組合控制策略。其基本思想是通過高（低）通濾波器、快（慢）速採樣及信息融合等方法構建高（低）通採樣子系統，對之分別高（低）頻段H∞最佳化設計，並通過恰當組合校正形成全系統控制器。該策略克服了奇異攝動法局限性，為處理一般系統高頻動態提供了一條可能途徑。

結題摘要

本項申請旨在探索高頻動態控制的新方法，以應對實際工程對控制精度與品質要求日益增高的挑戰。這一挑戰使得忽略高頻動態的降階控制方法難以達到理想控制效果。因此，針對系統高頻動態如何拓展新的方法成為一個重要的研究課題。本項目基於奇異攝動的基本思想，在不同的時間尺度上對系統進行解耦，分頻降階，組合控制，既克服了奇異攝動方法的局限性，又為處理一般系統的高頻動態提供依據。其次，本項目結合基於奇異攝動系統特有的頻率特性，即慢（快）動態對低（高）頻外部信號敏感，根據實際工程需求最佳化控制的性能指標，設計適用於有限頻段的控制器，獨樹一幟地提出基於分頻思想的切換控制，柔性控制策略等，彌補了傳統奇異攝動系統組合控制策略的不足。再者，本項目進行了工程套用的探索：（1）將本項目的基本研究結論推廣到奇異攝動系統的複雜網路模型中，以電力同步電機為套用背景，將複雜網路模型其分解為慢子網路模型和快子網路模型，並討論了各自網路的同步性，狀態觀測器，時滯現象處理方法等等；（2）重點研究奇異攝動高頻特性，得到高低頻段劃分依據，針對旋翼無人機系統內外環模型建立奇異攝動形式，分別為內外環建立適合其頻段的控制器，以提高飛行器空中飛行的穩定性和抗風性能。